Kiến thức
Đặc điểm của tụ điện
Các đặc tính của tụ điện xác định nhiệt độ, định mức điện áp và phạm vi điện dung của nó cũng như việc sử dụng nó trong một ứng dụng cụ thể.
Có một loạt các đặc điểm và thông số kỹ thuật của tụ điện liên quan đến tụ điện khiêm tốn và việc đọc thông tin in trên thân tụ điện đôi khi có thể khó hiểu, đặc biệt khi sử dụng màu sắc hoặc mã số.
Mỗi họ hoặc loại tụ điện sử dụng bộ đặc tính tụ điện và hệ thống nhận dạng riêng biệt của riêng mình, một số hệ thống dễ hiểu và một số hệ thống khác sử dụng chữ cái, màu sắc hoặc ký hiệu gây hiểu lầm.
Cách tốt nhất để tìm ra đặc điểm của tụ điện mà nhãn có nghĩa là trước tiên tìm ra loại tụ điện thuộc họ gì cho dù nó là gốm, phim, nhựa hay chất điện phân và từ đó có thể dễ dàng hơn để xác định các đặc tính cụ thể của tụ điện.
Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng máy phân tích phổ
Mặc dù hai tụ điện có thể có cùng giá trị điện dung, chúng có thể có xếp hạng điện áp khác nhau. Nếu một tụ điện có điện áp danh định nhỏ hơn được thay thế bằng một tụ điện có điện áp danh định cao hơn, thì điện áp tăng lên có thể làm hỏng tụ điện nhỏ hơn.
Ngoài ra, chúng tôi nhớ từ hướng dẫn trước rằng với một tụ điện phân cực, dây dẫn dương phải đi đến kết nối dương và dây dẫn tiêu cực đến kết nối âm nếu không nó có thể bị hỏng một lần nữa. Vì vậy, tốt hơn hết là bạn nên thay thế một tụ điện cũ hoặc bị hỏng bằng cùng loại với loại được chỉ định. Dưới đây là một ví dụ về đánh dấu tụ điện.
Đặc điểm của tụ điện
Tụ điện, giống như bất kỳ thành phần điện tử nào khác, được xác định bởi một loạt các đặc điểm. Các Đặc tính Tụ điện này luôn có thể được tìm thấy trong các bảng dữ liệu mà nhà sản xuất tụ điện cung cấp cho chúng tôi, vì vậy đây chỉ là một số đặc điểm quan trọng hơn.
1. Điện dung danh nghĩa, (C)
Giá trị danh định của điện dung , C của tụ điện là giá trị quan trọng nhất trong tất cả các đặc tính của tụ điện. Giá trị này được đo bằng pico-Farads (pF), nano-Farads (nF) hoặc micro-Farads (μF) và được đánh dấu trên thân tụ điện dưới dạng số, chữ cái hoặc dải màu.
Điện dung của tụ điện có thể thay đổi giá trị với tần số mạch (Hz) y bằng nhiệt độ môi trường. Tụ gốm nhỏ hơn có thể có giá trị danh nghĩa thấp bằng một pico-Farad, (1pF) trong khi tụ điện lớn hơn có thể có giá trị điện dung danh nghĩa lên đến một Farad, (1F).
Xem thêm: cách kiểm tra tụ điện
Tất cả các tụ điện đều có xếp hạng dung sai có thể nằm trong khoảng từ -20% đến cao nhất là + 80% đối với điện phân nhôm ảnh hưởng đến giá trị thực hoặc giá trị thực của nó. Việc lựa chọn điện dung được xác định bởi cấu hình mạch nhưng giá trị đọc được trên mặt của tụ điện có thể không nhất thiết phải là giá trị thực của nó.
2. Điện áp làm việc, (WV)
Các điện áp làm việc là một đặc tính tụ quan trọng là định nghĩa tối đa liên tục điện áp hoặc DC hoặc AC có thể được áp dụng cho các tụ điện mà không thất bại trong cuộc sống làm việc của nó. Nói chung, điện áp làm việc được in trên mặt của thân tụ điện đề cập đến điện áp làm việc DC của nó, (WVDC).
Giá trị điện áp DC và AC thường không giống nhau đối với tụ điện vì giá trị điện áp AC đề cập đến giá trị rms chứ KHÔNG phải giá trị cực đại hoặc giá trị đỉnh lớn hơn 1,414 lần. Ngoài ra, điện áp làm việc DC được chỉ định có giá trị trong một phạm vi nhiệt độ nhất định, thường là -30 ° C đến + 70 ° C.
Bất kỳ điện áp DC nào vượt quá điện áp làm việc của nó hoặc dòng điện gợn AC quá mức đều có thể gây ra hỏng hóc. Do đó, tụ điện sẽ có tuổi thọ làm việc lâu hơn nếu được vận hành trong môi trường mát mẻ và trong điện áp danh định của nó. Các điện áp một chiều làm việc phổ biến là 10V, 16V, 25V, 35V, 50V, 63V, 100V, 160V, 250V, 400V và 1000V và được in trên thân của tụ điện.
3. Dung sai, (±%)
Giống như với điện trở, tụ điện cũng có xếp hạng Dung sai được biểu thị bằng giá trị cộng hoặc trừ hoặc bằng picofarad (± pF) đối với tụ điện có giá trị thấp thường nhỏ hơn 100pF hoặc dưới dạng phần trăm (±%) đối với tụ điện có giá trị cao hơn thường cao hơn 100pF .
Giá trị dung sai là mức điện dung thực tế được phép thay đổi so với giá trị danh nghĩa của nó và có thể nằm trong khoảng từ -20% đến + 80%. Do đó, tụ điện 100µF với dung sai ± 20% có thể thay đổi hợp pháp từ 80μF đến 120μF và vẫn nằm trong dung sai.
Tụ điện được đánh giá theo mức độ gần với giá trị thực của chúng so với điện dung danh định danh định với các dải màu hoặc chữ cái dùng để chỉ dung sai thực tế của chúng. Sự thay đổi dung sai phổ biến nhất đối với tụ điện là 5% hoặc 10% nhưng một số tụ điện nhựa được đánh giá là thấp nhất là ± 1%.
4. Rò rỉ dòng điện
Chất điện môi được sử dụng bên trong tụ điện để ngăn cách các tấm dẫn điện không phải là chất cách điện hoàn hảo, dẫn đến một dòng điện rất nhỏ chạy qua hoặc “rò rỉ” qua chất điện môi do ảnh hưởng của điện trường mạnh tạo thành bởi điện tích trên các tấm khi đặt vào một điện áp cung cấp không đổi.
Dòng điện một chiều nhỏ này trong vùng nano-amps ( nA ) được gọi là dòng điện rò của tụ điện . Dòng điện rò rỉ là kết quả của việc các điện tử đi qua môi trường điện môi, xung quanh các cạnh của nó hoặc qua các dây dẫn của nó và theo thời gian sẽ phóng điện hoàn toàn tụ điện nếu điện áp cung cấp bị loại bỏ.
Khi mức rò rỉ rất thấp, chẳng hạn như trong tụ điện dạng màng hoặc lá, nó thường được gọi là “điện trở cách điện” (R p ) và có thể được biểu thị bằng điện trở giá trị cao song song với tụ điện như hình vẽ. Khi dòng điện rò cao như trong chất điện phân, nó được gọi là “dòng điện rò” khi các điện tử chạy trực tiếp qua chất điện phân.
Dòng rò của tụ điện là một thông số quan trọng trong các mạch ghép bộ khuếch đại hoặc trong các mạch cung cấp điện, với các lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng ghép nối và / hoặc lưu trữ là Teflon và các loại tụ điện nhựa khác (polypropylene, polystyrene, v.v.) vì hằng số điện môi càng thấp, điện trở cách điện càng cao.
Mặt khác, tụ điện kiểu điện phân (tantali và nhôm) có thể có điện dung rất cao, nhưng chúng cũng có dòng điện rò rỉ rất cao (thường là khoảng 5-20 μA mỗi μF) do điện trở cách ly kém, và do đó không thích hợp cho các ứng dụng lưu trữ hoặc ghép nối. Ngoài ra, dòng rò rỉ đối với điện phân nhôm tăng theo nhiệt độ.
5. Nhiệt độ làm việc, (T)
Sự thay đổi nhiệt độ xung quanh tụ điện ảnh hưởng đến giá trị của điện dung vì những thay đổi trong đặc tính điện môi. Nếu không khí hoặc nhiệt độ xung quanh trở nên nóng hoặc lạnh đi, giá trị điện dung của tụ điện có thể thay đổi nhiều ảnh hưởng đến hoạt động chính xác của mạch. Phạm vi làm việc bình thường của hầu hết các tụ điện là -30 o C đến +125 o C với xếp hạng điện áp danh định được đưa ra cho Nhiệt độ làm việc không quá +70 o C, đặc biệt là đối với các loại tụ điện bằng nhựa.
Nói chung đối với tụ điện và đặc biệt là tụ điện nhôm, ở nhiệt độ cao (trên +85 o C, chất lỏng bên trong chất điện phân có thể bị bay hơi và thân của tụ điện (đặc biệt là kích thước nhỏ) có thể bị biến dạng do áp suất bên trong và rò rỉ hoàn toàn. Ngoài ra, không thể sử dụng tụ điện ở nhiệt độ thấp, dưới khoảng -10 o C, vì thạch điện phân đông lại.
6. Hệ số nhiệt độ, (TC)
Các Hệ số nhiệt độ của một tụ điện là sự thay đổi lớn nhất trong dung của nó trên một phạm vi nhiệt độ nhất định. Hệ số nhiệt độ của tụ điện thường được biểu thị tuyến tính dưới dạng phần triệu trên độ C. (PPM / o C), hoặc phần trăm thay đổi trong một phạm vi nhiệt độ cụ thể. Một số tụ điện là không tuyến tính (tụ điện loại 2) và tăng giá trị của chúng khi nhiệt độ tăng lên tạo cho chúng một hệ số nhiệt độ được biểu thị bằng “P” dương.
Một số tụ điện giảm giá trị của chúng khi nhiệt độ tăng lên tạo cho chúng một hệ số nhiệt độ được biểu thị bằng âm “N”. Ví dụ “P100” là +100 ppm / o C hoặc “N200”, là -200 ppm / o C, v.v. Tuy nhiên, một số tụ điện không thay đổi giá trị của chúng và không đổi trong một phạm vi nhiệt độ nhất định, các tụ điện như vậy có giá trị bằng không hệ số nhiệt độ hoặc “NPO”. Những loại tụ điện như Mica hoặc Polyester thường được gọi là tụ điện loại 1.
Hầu hết các tụ điện, đặc biệt là tụ điện mất điện dung khi chúng nóng lên nhưng các tụ bù nhiệt độ có sẵn trong khoảng ít nhất từ P1000 đến N5000 (+1000 ppm / o C đến -5000 ppm / o C). Cũng có thể mắc nối tiếp một tụ điện có hệ số nhiệt độ dương hoặc song song với một tụ điện có hệ số nhiệt độ âm, kết quả thực là hai tác động ngược chiều sẽ triệt tiêu lẫn nhau trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Một ứng dụng hữu ích khác của tụ điện có hệ số nhiệt độ là sử dụng chúng để loại bỏ ảnh hưởng của nhiệt độ lên các thành phần khác trong mạch, chẳng hạn như cuộn cảm hoặc điện trở, v.v.
7. Phân cực
Phân cực tụ điện thường đề cập đến các loại tụ điện nhưng chủ yếu là điện phân nhôm, liên quan đến kết nối điện của chúng. Đa số tụ hóa là loại phân cực, tức là điện áp nối vào các đầu của tụ điện phải có đúng cực, tức là từ dương sang dương và từ âm sang âm .
Sự phân cực không chính xác có thể làm cho lớp oxit bên trong tụ điện bị phá vỡ dẫn đến dòng điện rất lớn chạy qua thiết bị dẫn đến sự phá hủy như chúng tôi đã đề cập trước đó.
Phần lớn các tụ điện có cực âm, -ve được đánh dấu rõ ràng bằng sọc đen, dải, mũi tên hoặc chữ v ở một bên thân của chúng như được minh họa, để ngăn chặn bất kỳ kết nối không chính xác nào với nguồn DC.
Một số bình điện phân lớn hơn có hộp kim loại hoặc thân của chúng được kết nối với cực âm nhưng các loại điện áp cao có kim loại của chúng có thể cách điện với các điện cực được đưa ra ngoài các đầu cực thuôn hoặc vít riêng biệt để đảm bảo an toàn.
Ngoài ra, khi sử dụng chất điện phân nhôm trong các mạch làm trơn cung cấp điện, cần cẩn thận để ngăn tổng của điện áp đỉnh DC và điện áp gợn AC trở thành “điện áp ngược”.
8. Điện trở dòng tương đương, (ESR)
Điện trở dòng tương đương hoặc ESR , của tụ điện là trở kháng AC của tụ điện khi được sử dụng ở tần số cao và bao gồm điện trở của vật liệu điện môi, điện trở một chiều của các đầu nối, điện trở một chiều của các kết nối với chất điện môi và điện trở của bản tụ điện đều được đo ở một tần số và nhiệt độ cụ thể.
Theo một số cách, ESR đối lập với điện trở cách điện được trình bày dưới dạng điện trở thuần (không có điện dung hoặc cảm ứng) mắc song song với tụ điện. Một tụ điện lý tưởng sẽ chỉ có điện dung nhưng ESR được trình bày dưới dạng điện trở thuần (nhỏ hơn 0,1Ω) mắc nối tiếp với tụ điện (do đó có tên là Điện trở dòng tương đương) và phụ thuộc vào tần số làm cho nó trở thành đại lượng “ĐỘNG”.
Vì ESR xác định tổn thất năng lượng của điện trở nối tiếp “tương đương” của tụ điện, do đó, nó phải xác định tổn thất phát nhiệt I 2 R tổng thể của tụ điện, đặc biệt khi được sử dụng trong nguồn và mạch chuyển mạch.
Tụ điện có ESR tương đối cao có ít khả năng truyền dòng điện đến và từ bản của nó ra mạch bên ngoài vì thời gian RC sạc và xả lâu hơn không đổi. ESR của tụ điện tăng lên theo thời gian khi chất điện phân của chúng khô đi. Tụ điện có xếp hạng ESR rất thấp có sẵn và phù hợp nhất khi sử dụng tụ điện làm bộ lọc.
Lưu ý cuối cùng, các tụ điện có điện dung nhỏ (nhỏ hơn 0,01μF) thường không gây nguy hiểm nhiều cho con người. Tuy nhiên, khi điện dung của chúng bắt đầu vượt quá 0,1μF, việc chạm vào các dây dẫn của tụ điện có thể gây sốc.
Tụ điện có khả năng lưu trữ điện tích dưới dạng điện áp trên chính nó ngay cả khi không có dòng điện chạy qua, cung cấp cho chúng một loại bộ nhớ với các tụ điện chứa loại điện phân lớn được tìm thấy trong máy thu hình, đèn flash ảnh và bộ tụ điện có khả năng lưu trữ một khoản phí gây chết người.
Theo nguyên tắc chung, không bao giờ chạm vào dây dẫn của tụ điện có giá trị lớn sau khi nguồn điện đã được tháo ra. Nếu bạn không chắc chắn về tình trạng của chúng hoặc cách xử lý an toàn đối với các tụ điện lớn này, hãy tìm kiếm sự trợ giúp hoặc lời khuyên của chuyên gia trước khi xử lý chúng.
Chúng tôi chỉ liệt kê ở đây một số đặc điểm của tụ điện có sẵn để xác định và xác định điều kiện hoạt động của nó và trong hướng dẫn tiếp theo trong phần của chúng tôi về Tụ điện, chúng tôi xem xét cách tụ điện lưu trữ điện tích trên bản của chúng và sử dụng nó để tính điện dung của nó. giá trị.
