Toepassingen van condensatoren
Capacitoren die worden gebruikt voor het onderdrukken van ongewenste frequenties worden ook wel filtercondensatoren genoemd. Ze worden veel gebruikt in elektrische en elektronische apparatuur en bestrijken een aantal toepassingen, zoals:
- Glitch removal on direct current (DC) power rails
- Radio frequency interference (RFI) removal for signal or power lines entering or leaving equipment
- Capacitors used after a voltage regulator to further smooth DC power supplies
- Capacitors used in audio, intermediate frequency (IF) or radio frequency (RF) filters (e.g. low pass, high pass, notch, etc.)
- Capacitors used in audio, intermediate frequency (IF) or radio frequency (RF) filters (e.g. low pass, high pass, notch, etc.).b.v. laagdoorlaat-, hoogdoorlaat-, notch-, enz.)
- Boogonderdrukking, zoals over de contactonderbreker of ‘punten’ in een vonkontstekingsmotor
SignaalkoppelingEdit
Omdat condensatoren AC-signalen doorlaten maar DC-signalen blokkeren (wanneer zij tot de toegepaste DC-spanning zijn opgeladen), worden zij vaak gebruikt om de AC- en DC-componenten van een signaal te scheiden. Deze methode staat bekend als AC-koppeling of “capacitieve koppeling”. Hier wordt een grote capaciteit gebruikt, waarvan de waarde niet nauwkeurig hoeft te worden geregeld, maar waarvan de reactantie klein is bij de signaalfrequentie.
OntkoppelingsEdit
Een ontkoppelingscondensator is een condensator die wordt gebruikt om een deel van een schakeling te ontkoppelen van een ander deel. Ruis veroorzaakt door andere circuitelementen wordt door de condensator gerangeerd, waardoor het effect ervan op de rest van de schakeling wordt verminderd. Een alternatieve naam is bypass-condensator, omdat deze wordt gebruikt om de voeding of een andere component met hoge impedantie van een schakeling te bypassen.
Hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfiltersEdit
Een hoogdoorlaatfilter (HPF) is een elektronisch filter dat signalen met een frequentie hoger dan een bepaalde afsnijfrequentie doorlaat en signalen met frequenties lager dan de afsnijfrequentie verzwakt. De mate van verzwakking voor elke frequentie hangt af van het filterontwerp. Een hoogdoorlaatfilter wordt gewoonlijk gemodelleerd als een lineair tijdsinvariant systeem. Het wordt soms ook een laag-afsnijfilter of bas-afsnijfilter genoemd. Hoogdoorlaatfilters worden voor velerlei doeleinden gebruikt, zoals het blokkeren van gelijkstroom van schakelingen die gevoelig zijn voor spanningen zonder nulgemiddelde of van radiofrequentietoestellen. Ze kunnen ook worden gebruikt in combinatie met een laagdoorlaatfilter om een banddoorlaatfilter te produceren.
Een laagdoorlaatfilter (LPF) is een filter dat signalen doorlaat met een frequentie lager dan een geselecteerde afsnijfrequentie en signalen verzwakt met frequenties hoger dan de afsnijfrequentie. De exacte frequentierespons van het filter hangt af van het filterontwerp. Het filter wordt soms een hoog-afsnijfilter genoemd, of ]] in audiotoepassingen. Een laagdoorlaatfilter is het complement van een hoogdoorlaatfilter.
Ruisfilters en snubbersEdit
Wanneer een inductieve stroomkring wordt geopend, valt de stroom door de inductantie snel weg, waardoor een grote spanning ontstaat over het open circuit van de schakelaar of het relais. Als de inductantie groot genoeg is, zal de energie een elektrische vonk genereren, waardoor de contactpunten oxideren, verslechteren of soms aan elkaar lassen, of waardoor een solid-state schakelaar wordt vernietigd. Een snubbercondensator over het nieuw geopende circuit creëert een weg voor deze impuls om de contactpunten te omzeilen en zo hun levensduur te behouden; deze werden vaak gevonden in contactonderbreker-ontstekingssystemen, bijvoorbeeld. Op dezelfde manier, in kleinere schaalkringen, kan de vonk niet genoeg zijn om de schakelaar te beschadigen maar zal nog ongewenste radiofrequentieinterferentie (RFI) uitstralen, die een filtercondensator absorbeert. Snubbercondensatoren worden gewoonlijk gebruikt met een weerstand van lage waarde in serie, om energie te dissiperen en RFI te minimaliseren. Dergelijke weerstand-condensatorcombinaties zijn verkrijgbaar in een enkelvoudige verpakking.
Capacitoren worden ook parallel gebruikt om eenheden van een hoogspanningsstroomonderbreker te onderbreken, om de spanning tussen deze eenheden gelijkmatig te verdelen. In dit geval worden ze sorteringscondensatoren genoemd.
In schematische diagrammen wordt een condensator die hoofdzakelijk voor DC ladingsopslag wordt gebruikt, vaak verticaal in schakelschema’s getekend met de onderste, meer negatieve, plaat als een boog getekend. De rechte plaat geeft de positieve terminal van het apparaat aan, als het gepolariseerd is (zie elektrolytische condensator).
DC-motoronderdrukkingEdit
Keramische schijfcondensatoren worden gewoonlijk gebruikt in snubbercircuits voor laagspanningsmotoren vanwege hun lage inductantie en lage kosten.
Switched mode power supply filteringEdit
Lage ESR (equivalente serieweerstand) elco’s zijn vaak nodig om de hoge rimpelstroom aan te kunnen.
Mains filteringEdit
Mains filtercondensatoren zijn gewoonlijk ingekapselde wound-plastic-film types, omdat deze een hoge spanningswaarde leveren tegen lage kosten, en zelfhelend en smeltbaar kunnen worden gemaakt. Netfiltercondensatoren zijn vaak keramische RFI/EMI-onderdrukkingscondensatoren. De extra veiligheidseisen voor netfiltering zijn:
- Condensatoren van lijn naar nul zijn vlamvertragend, en moeten in Europa diëlektrische materialen van klasse X gebruiken.
- Lijn of nul naar aarde: Moet vlamvertragend zijn; ook moet het diëlektricum zelfhelend en smeltbaar zijn. In Europa zijn dit condensatoren van klasse Y.
Power rail filteringEdit
Elektrolytische condensatoren worden meestal gebruikt vanwege hun hoge capaciteit tegen lage kosten en geringe afmetingen. Kleinere niet-elektrolytische condensatoren kunnen hiermee parallel worden geschakeld om de slechte prestaties van elektrolytische condensatoren bij hoge frequenties te compenseren.
Computers gebruiken grote aantallen filtercondensatoren, waardoor de grootte een belangrijke factor is. Massief tantaal en nat tantaal condensatoren bieden enkele van de beste CV (capaciteit/spanning) prestaties in enkele van de meest volumetrisch efficiënte verpakkingen beschikbaar. De hoge stromen en de lage voltages maken ook lage gelijkwaardige reeksweerstand (ESR) belangrijk. De condensatoren van het massieve tantalum bieden lage ESR-versies aan die vaak aan ESR-vereisten kunnen voldoen maar zij zijn niet de laagste ESR-optie onder alle condensatoren. De stevige tantalums hebben een extra kwestie die tijdens het ontwerpstadium moet worden behandeld. De condensatoren in massief tantaal moeten voltage zijn dat in alle toepassingen wordt verminderd. Een 50% voltage derating wordt geadviseerd en algemeen goedgekeurd als de de industrienorm; b.v. een 50V stevige tantaalcondensator zou nooit aan een werkelijk toepassingsvoltage boven 25V moeten worden blootgesteld. De condensatoren van het massieve tantaal zijn zeer betrouwbare componenten als de juiste zorg wordt besteed en alle ontwerprichtlijnen zorgvuldig worden gevolgd. Jammer genoeg is het falingsmechanisme voor een stevige tantaalcondensator een kortsluiting die in een hevig opvlammen en het roken op een PCB zal resulteren geschikt om andere componenten in dichte nabijheid te beschadigen evenals de condensator volledig te vernietigen. Gelukkig, zullen de meeste stevige tantaalcondensatormislukkingen onmiddellijk en zeer duidelijk zijn. Zodra in toepassing stevige tantaal condensator prestaties zal verbeteren na verloop van tijd en de kans op een mislukking als gevolg van component mis-manufacturing afnemen. Natte tantaal is een type van de elektrolytische condensator, met behulp van een tantaal pellet in een elektrolytisch materiaal verzegeld in een hermetisch pakket. Dit type tantaalcondensator vereist niet dezelfde derating als een massief tantaal en zijn defectmechanisme is open. Een 10% tot 20% voltage derating curve wordt aanbevolen voor natte tantaal bij gebruik van 85C tot 125C. Natte tantaalcondensatoren worden gewoonlijk niet gewoon “elco’s” genoemd omdat met “elco” gewoonlijk aluminium elco’s worden bedoeld.