اتوماسیون صنعتی

مجموعه ای گیج کننده از ویژگی ها و مشخصات خازن در ارتباط با خازن فروتن وجود دارد و خواندن اطلاعات چاپ شده بر روی بدنه خازن گاهی اوقات به خصوص زمانی که رنگ ها یا کدهای عددی استفاده می شود درک آن دشوار است.

هر خانواده یا نوع خازن از مجموعه ای منحصر به فرد از ویژگی های خازن و سیستم شناسایی استفاده می کند که درک برخی از سیستم ها آسان است و برخی دیگر از حروف، رنگ ها یا نمادهای گمراه کننده استفاده می کنند.

بهترین راه برای فهمیدن اینکه برچسب به چه ویژگی های خازن اشاره دارد این است که ابتدا بفهمیم خازن به چه نوع خانواده ای تعلق دارد که سرامیکی، فیلم، پلاستیک یا الکترولیتی است و از این رو تشخیص ویژگی های خاص خازن آسان تر است.

حتی اگر دو خازن ممکن است دقیقاً مقدار ظرفیت یکسانی داشته باشند، ممکن است دارای رتبه بندی ولتاژ متفاوتی باشند. اگر یک خازن با ولتاژ نامی کوچکتر به جای خازن با ولتاژ نامی بالاتر جایگزین شود، افزایش ولتاژ ممکن است به خازن کوچکتر آسیب برساند.

همچنین از آخرین آموزش به یاد داریم که با خازن الکترولیتی smd پلاریزه، سرب مثبت باید به اتصال مثبت و سرب منفی به اتصال منفی برود در غیر این صورت ممکن است دوباره آسیب ببیند. بنابراین همیشه بهتر است خازن قدیمی یا آسیب دیده را با همان نوع خازن مشخص شده جایگزین کنید. نمونه ای از علامت گذاری خازن در زیر آورده شده است.

ویژگی های خازن

ویژگی های خازن

خازن، مانند هر قطعه الکترونیکی دیگری، با یک سری ویژگی مشخص می شود. این ویژگی‌های خازن را همیشه می‌توان در برگه‌های داده‌ای که سازنده خازن در اختیار ما قرار می‌دهد، یافت، بنابراین در اینجا فقط چند مورد از مهم‌ترین آنها آورده شده است.

1. ظرفیت اسمی (C)

مقدار اسمی ظرفیت خازن، C یک خازن مهم‌ترین ویژگی خازن است. این مقدار در پیکو فاراد (pF)، نانو فاراد (nF) یا میکرو فاراد (μF) اندازه گیری می شود و بر روی بدنه خازن به صورت اعداد، حروف یا نوارهای رنگی مشخص می شود.

ظرفیت خازن می تواند با فرکانس مدار (Hz) y با دمای محیط تغییر کند. خازن های سرامیکی کوچکتر می توانند مقدار اسمی کمتری به اندازه یک پیکو فاراد (1pF) داشته باشند در حالی که خازن های الکترولیتی بزرگتر می توانند مقدار ظرفیت اسمی تا یک فاراد (1F) داشته باشند.

همه خازن ها دارای درجه تحمل هستند که می تواند از -20% تا 80% برای آلومینیوم الکترولیتی متغیر باشد که بر مقدار واقعی یا واقعی آن تأثیر می گذارد. انتخاب ظرفیت با پیکربندی مدار تعیین می شود، اما مقدار خوانده شده در کنار خازن ممکن است لزوماً مقدار واقعی آن نباشد.

2. ولتاژ کاری (WV)

ولتاژ کاری یکی دیگر از مشخصه های مهم خازن است که حداکثر ولتاژ پیوسته DC یا AC را مشخص می کند که می تواند بدون خرابی در طول عمر کاری خازن اعمال شود. به طور کلی، ولتاژ کاری چاپ شده در کنار بدنه خازن به ولتاژ کاری DC آن (WVDC) اشاره دارد.

مقادیر ولتاژ DC و AC معمولاً برای یک خازن یکسان نیستند زیرا مقدار ولتاژ AC به r.m.s اشاره دارد. مقدار و نه حداکثر یا حداکثر مقدار که 1.414 برابر بیشتر است. همچنین، ولتاژ کاری DC مشخص شده در محدوده دمایی معینی معتبر است، معمولاً -30 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد.

هر ولتاژ DC بیش از ولتاژ کاری آن یا جریان موج دار AC بیش از حد ممکن است باعث خرابی شود. بنابراین، اگر خازن در محیط خنک و در محدوده ولتاژ نامی خود کار کند، عمر کاری طولانی تری خواهد داشت. ولتاژهای DC معمولی 10 ولت، 16 ولت، 25 ولت، 35 ولت، 50 ولت، 63 ولت، 100 ولت، 160 ولت، 250 ولت، 400 ولت و 1000 ولت هستند و بر روی بدنه خازن چاپ می شوند.

3. تحمل، (±?)

همانند مقاومت‌ها، خازن‌ها نیز دارای درجه تحمل هستند که به صورت یک مقدار مثبت یا منفی بیان می‌شود یا در پیکوفاراد (± pF) برای خازن‌های کم ارزش معمولاً کمتر از 100 pF یا به صورت درصد (±?) برای خازن‌های با ارزش بالاتر معمولاً بالاتر از 100 pF. .

مقدار تلورانس میزانی است که ظرفیت خازن واقعی مجاز است از مقدار اسمی آن متفاوت باشد و می تواند از 20-% تا 80+% متغیر باشد. بنابراین یک خازن 100μF با تحمل ± 20% می تواند به طور قانونی از 80μF تا 120μF متغیر باشد و همچنان در محدوده تحمل باقی بماند.

خازن ها بر اساس میزان نزدیکی به مقادیر واقعی آنها با ظرفیت اسمی نامی با نوارها یا حروف رنگی که برای نشان دادن تحمل واقعی آنها استفاده می شود، رتبه بندی می شوند. متداول‌ترین تغییر تحمل خازن‌ها 5% یا 10% است، اما برخی از خازن‌های پلاستیکی تا 1±% رتبه‌بندی می‌شوند.

4. جریان نشتی

دی الکتریک مورد استفاده در داخل خازن برای جدا کردن صفحات رسانا، عایق کاملی نیست و در نتیجه جریان بسیار کمی از دی الکتریک جریان می یابد یا به دلیل تأثیر میدان های الکتریکی قدرتمند ایجاد شده توسط بار روی صفحات در هنگام اعمال بر روی صفحات، جریان بسیار کمی در دی الکتریک جریان می یابد یا "نشت می کند". یک ولتاژ تغذیه ثابت

این جریان DC کوچک در ناحیه نانو آمپر (nA) جریان نشتی خازن نامیده می شود. جریان نشتی نتیجه الکترو استns از نظر فیزیکی از طریق محیط دی الکتریک، اطراف لبه ها یا در سرتاسر سرنخ های آن راه می یابند و در صورت حذف ولتاژ تغذیه، به مرور زمان خازن را به طور کامل تخلیه می کنند.

جریان نشتی

هنگامی که نشتی بسیار کم است، مانند خازن های نوع فیلم یا فویل، به طور کلی به عنوان "مقاومت عایق" (Rp) نامیده می شود و همانطور که نشان داده شده است می تواند به عنوان مقاومت با مقدار بالا به موازات خازن بیان شود. هنگامی که جریان نشتی مانند الکترولیت زیاد باشد به آن "جریان نشتی" گفته می شود زیرا الکترون ها مستقیماً از الکترولیت عبور می کنند.

جریان نشتی خازن یک پارامتر مهم در مدارهای کوپلینگ تقویت کننده یا مدارهای منبع تغذیه است که بهترین انتخاب برای کاربردهای کوپلینگ و/یا ذخیره سازی تفلون و سایر انواع خازن پلاستیکی (پلی پروپیلن، پلی استایرن و غیره) است، زیرا هر چه ثابت دی الکتریک کمتر باشد، هر چه مقاومت عایق بیشتر باشد.

از طرف دیگر، خازن‌های نوع الکترولیتی (تانتالوم و آلومینیوم) ممکن است ظرفیت‌های بسیار بالایی داشته باشند، اما به دلیل مقاومت ضعیف در انزوا، جریان‌های نشتی بسیار بالایی نیز دارند (معمولاً حدود 5 تا 20 μA بر میکروافارت). بنابراین برای برنامه های ذخیره سازی یا کوپلینگ مناسب نیست. همچنین، جریان نشتی برای الکترولیت های آلومینیومی با افزایش دما افزایش می یابد.

5. دمای کاری (T)

تغییرات دما در اطراف خازن به دلیل تغییر در خواص دی الکتریک بر مقدار ظرفیت خازن تأثیر می گذارد. اگر دمای هوا یا محیط اطراف گرم یا سرد شود، مقدار ظرفیت خازن ممکن است آنقدر تغییر کند که بر عملکرد صحیح مدار تأثیر بگذارد. محدوده کار نرمال برای اکثر خازن ها 30- تا 125 درجه سانتیگراد با درجه بندی ولتاژ نامی برای دمای کاری بیش از 70 درجه سانتیگراد به خصوص برای انواع خازن های پلاستیکی داده شده است.

به طور کلی برای خازن های الکترولیتی و به ویژه خازن های الکترولیتی آلومینیومی، در دماهای بالا (بیش از 85 درجه سانتیگراد، مایعات درون الکترولیت ممکن است در اثر تبخیر از بین بروند و بدنه خازن (مخصوصاً اندازه های کوچک) ممکن است به دلیل فشار داخلی و نشت تغییر شکل پیدا کند. همچنین خازن های الکترولیتی را نمی توان در دماهای پایین، زیر حدود 10- درجه سانتی گراد استفاده کرد، زیرا ژله الکترولیت یخ می زند.

6. ضریب دما (TC )

ضریب دمای یک خازن حداکثر تغییر در ظرفیت خازن در یک محدوده دمایی مشخص است. ضریب دمایی یک خازن به طور کلی به صورت خطی به صورت قسمت در میلیون در درجه سانتیگراد (PPM/oC) یا به صورت درصد تغییر در محدوده خاصی از دما بیان می شود. برخی از خازن‌ها غیر خطی هستند (خازن‌های کلاس 2) و با افزایش دما مقدارشان افزایش می‌یابد و ضریب دمایی به آنها می‌دهد که به صورت "P" مثبت بیان می‌شود.

برخی از خازن ها با افزایش دما ارزش خود را کاهش می دهند و ضریب دمایی آن ها را به صورت "N" منفی بیان می کنند. به عنوان مثال "P100" 100 ppm/oC یا "N200" است، که 200-ppm/oC و غیره است. با این حال، برخی از خازن‌ها مقدار خود را تغییر نمی‌دهند و در محدوده دمایی خاصی ثابت می‌مانند، چنین خازن‌هایی دارای ضریب دمایی صفر هستند. یا "NPO". این نوع خازن ها مانند میکا یا پلی استر عموماً به عنوان خازن های کلاس 1 شناخته می شوند.

بیشتر خازن‌ها، به‌ویژه الکترولیتی‌ها وقتی گرم می‌شوند، ظرفیت خود را از دست می‌دهند، اما خازن‌های جبران‌کننده دما در محدوده حداقل P1000 تا N5000 (+1000 ppm/oC تا -5000 ppm/oC) در دسترس هستند. همچنین می توان یک خازن با ضریب دمایی مثبت را به صورت سری یا موازی با یک خازن با ضریب دمایی منفی وصل کرد که نتیجه خالص این است که دو اثر متضاد یکدیگر را در محدوده خاصی از دماها خنثی می کنند. یکی دیگر از کاربردهای مفید خازن های ضریب دما، استفاده از آنها برای خنثی کردن اثر دما بر سایر اجزای یک مدار مانند سلف ها یا مقاومت ها و غیره است.

7. قطبی شدن

پلاریزاسیون خازن به طور کلی به خازن های نوع الکترولیتی اشاره دارد، اما عمدتاً با توجه به اتصال الکتریکی آنها به خازن های الکترولیتی آلومینیومی اشاره دارد. اکثر خازن‌های الکترولیتی از نوع پلاریزه هستند، یعنی ولتاژ متصل به پایانه‌های خازن باید قطبیت صحیحی داشته باشد، یعنی مثبت به مثبت و منفی به منفی.

قطبی شدن

قطبش نادرست می تواند باعث شود لایه اکسید داخل خازن شکسته شود و در نتیجه جریان های بسیار زیادی از دستگاه عبور کند و در نتیجه همانطور که قبلاً ذکر کردیم تخریب شود.

اکثر خازن های الکترولیتی دارای ترمینال منفی -ve هستند که به وضوح با نوار، نوار، فلش یا شیارهای سیاه رنگ در یک طرف بدنه خود همانطور که نشان داده شده است مشخص شده است تا از اتصال نادرست به منبع DC جلوگیری شود.

برخی از الکترولیت های بزرگتر قوطی یا بدنه فلزی خود را به ترمینال منفی متصل می کنند، اما انواع ولتاژ بالا دارای قوطی فلزی آنها با الکترودهایی هستند که برای جداسازی بیرون آورده می شوند.بیل یا پایانه های پیچ برای ایمنی.

همچنین، هنگام استفاده از الکترولیت های آلومینیومی در مدارهای هموارسازی منبع تغذیه باید مراقب بود که مجموع ولتاژ پیک DC و ولتاژ موج دار AC تبدیل به "ولتاژ معکوس" نشود.

8. مقاومت سری معادل، (ESR)

مقاومت سری معادل یا ESR یک خازن، امپدانس AC خازن زمانی است که در فرکانس های بالا استفاده می شود و شامل مقاومت مواد دی الکتریک، مقاومت DC سیم های ترمینال، مقاومت DC اتصالات به دی الکتریک و مقاومت صفحه خازن همه در فرکانس و دمای خاصی اندازه گیری می شود.

مقاومت معادل

مدل ESR

از برخی جهات، ESR مخالف مقاومت عایق است که به صورت یک مقاومت خالص (بدون راکتانس خازنی یا القایی) به موازات خازن ارائه می شود. یک خازن ایده آل فقط ظرفیت خازنی دارد اما ESR به صورت یک مقاومت خالص (کمتر از 0.1Ω) به صورت سری با خازن (از این رو مقاومت سری معادل نامیده می شود) ارائه می شود و وابسته به فرکانس است که آن را کمیت "DYNAMIC" می کند.

همانطور که ESR تلفات انرژی مقاومت سری "معادل" یک خازن را تعریف می کند، بنابراین باید تلفات گرمایش I2R خازن را به ویژه در مدارهای برق و سوئیچینگ تعیین کند.

خازن هایی با ESR نسبتاً بالا به دلیل ثابت زمانی RC شارژ و دشارژ طولانی تر، توانایی کمتری برای عبور جریان به و از صفحات خود به مدار خارجی دارند. ESR خازن های الکترولیتی به مرور زمان با خشک شدن الکترولیت آنها افزایش می یابد. خازن هایی با درجه بندی ESR بسیار پایین در دسترس هستند و هنگام استفاده از خازن به عنوان فیلتر مناسب هستند.

به عنوان نکته پایانی، خازن هایی با ظرفیت خازنی کوچک (کمتر از 0.01μF) معمولاً خطر زیادی برای انسان ندارند. با این حال، هنگامی که ظرفیت خازن آنها از 0.1μF فراتر می رود، لمس سیم های خازن می تواند یک تجربه تکان دهنده باشد.

خازن‌ها این توانایی را دارند که بار الکتریکی را به شکل ولتاژ در خود ذخیره کنند، حتی زمانی که جریان مدار جریان نداشته باشد، و به آنها نوعی حافظه با خازن‌های مخزن بزرگ الکترولیتی که در تلویزیون‌ها، فلاش‌های عکس و بانک‌های خازن به طور بالقوه ذخیره می‌شوند، می‌دهد. یک اتهام کشنده

به عنوان یک قاعده کلی، هرگز پس از جدا شدن منبع تغذیه، سرهای خازن های با ارزش بالا را لمس نکنید. اگر در مورد وضعیت آنها یا کار با این خازن های بزرگ مطمئن نیستید، قبل از دست زدن به آنها از کمک یا مشاوره متخصص بخواهید.

ما در اینجا تنها تعدادی از ویژگی‌های خازن موجود را برای شناسایی و تعریف شرایط عملکرد آن فهرست کرده‌ایم و در آموزش بعدی در بخش خود در مورد خازن‌ها، به نحوه ذخیره‌سازی بار الکتریکی در خازن‌ها و استفاده از آن برای محاسبه ظرفیت خازن نگاه می‌کنیم. مقدار.