Журнал "Новости Электроники", номер 11, 2008 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 11, 2008 год.Алюминиевые электролитические конденсаторы SamwhaСергей Швецов (КОМПЭЛ) В статье рассматривается широкая номенклатура алюминиевых электролитических конденсаторов корейской компании Samwha. Приводятся параметры для выбора конденсатора при разработках различных приложений.

Компания Samwha Electric Co. Ltd. является составной частью Samwha Capacitor Group - одной из старейших корейских компаний, производящей широкий спектр пассивных электронных компонентов. Samwha Capacitor Group была основана в 1956 году и называлась тогда Ohan Industry. Название Samwha компания обрела в 1960 году, а 1963 году она первой в Корее начала массовое производство электролитических конденсаторов.

В 1968 году Samwha выходит на международный рынок, начав экспорт своей продукции в Японию. В 2002 году Samwha Capacitor Group приобрела производство конденсаторов у одного из крупнейших мировых производителей - Samsung Electro-mechanics. Это событие выдвинуло компанию в передовые ряды производителей данной продукции в мире. На сегодняшний день Samwha Capacitor Group - холдинг, включающий в себя более десятка различных компаний, производящих самые разнообразные пассивные электронные компоненты: начиная от фильтров и кварцевых резонаторов и заканчивая высоковольтными электролитическими конденсаторами.

С 2003 года компания КОМПЭЛ является официальным дистрибьютором компании Samwha Electric.

Samwha Electric выпускает широкую номенклатуру электролитических конденсаторов. Среди конденсаторов, входящих в программу поставок компании КОМПЭЛ можно выделить несколько категорий:

миниатюрные электролитические конденсаторы;алюминиевые электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа;алюминиевые конденсаторы на основе электропроводного полимера (Hi-Cap).

Краткие характеристики миниатюрных электролитических конденсаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Краткие характеристики миниатюрных электролитических конденсаторов    Серии Особенности Рабочий
температурный
диапазон, °С
Диапазон
номинальных
напряжений,
В пост. тока
Диапазон
номинальных
емкостей, мкФ
Гарантированный
срок службы, ч
Стандартные серии(85°C) SD Стандарт -40 (-25)...85 6,3...500 1,0...39000 2000 SS Стандарт, высота 7 мм -40...85 4...63 0,1...220 2000 SE Стандарт, высота 5 мм -40...85 4...63 0,1...330 2000 Стандартные серии(105°C) RD Стандарт, широкий температурный диапазон -55 (-40, -25)...105 6,3...450 2,2...22000 1000...2000 RM Широкий температурный диапазон -40...105 6,3...450 1,0...33000 2000 RK Широкий температурный диапазон, высота 7 мм -55...105 4...63 0,1...68 1000 RE Широкий температурный диапазон, высота 5 мм -55...105 4...50 0,1...220 1000 Низкий импеданс RZ Очень низкий импеданс, высокая надежность -55...105 6,3...63 0,47...15000 2000...5000 WL Очень низкий импеданс, миниатюрность -55...105 6,3...35 150...10000 3000...5000 WA Очень низкий импеданс, высокое напряжение -40 (-25)...105 6,3...450 0,22...15000 2000...5000 WN Очень низкий импеданс, большой срок службы -55...105 6,3...50 1,0...15000 4000...10000 RP Очень низкий импеданс, миниатюрность, большой срок службы -40...105 6,3...100 0,47...15000 5000...10000 WF Ультра низкий импеданс -40...105 6,3...100 0,47...15000 2000...5000 WB Ультра низкий импеданс -40...105 6,3...50 27...8200 6000...10000 WK Ультра низкий импеданс -40...105 6,3...16 470...3300 5000 WH Низкий импеданс, высота 7мм -40...105 6,3...16 470...3300 2000 Для балластных схем, зарядных устройств, адаптеров BA Для балластных схем, малые размеры корпуса -40 (-25)...105 160...450 1,0...220 2000 RH Высокий ток пульсаций -40 (-25)...105 160...400 1,0...150 5000 BH Для балластных схем, высокий ток пульсаций -25...105 200...400 2,2...100 5000 BL Для балластных схем, большой срок службы -25...105 160...450 6,8...150 8000...10000 BK Для балластных схем, высокая рабочая температура -40 (-25)...125 160...400 2,2...47 5000 BM Для балластных схем, высокая рабочая температура -40 (-25)...150 160...400 2,2...47 2000 CH Для зарядных схем, адаптеров -25...85 400, 450 2,2...68 2000 Высокая надежность   RB Широкий температурный диапазон, миниатюрность -55 (-40)...125 6,3...250 1,0...15000 2000 WT Широкий температурный диапазон, большой срок службы, низкий импеданс -40...125 6,3...50 10...3300 1000...5000 VA Широкий температурный диапазон (130°C) -40...130   10...63   1,0...220   2000...4000   VB Широкий температурный диапазон (155°C) -40...155 10...100 1,0...4700 1000 Неполярные RN Широкий температурный диапазон -40...105 6,3...100 0,1...10000 1000 NP Стандарт -40...85 6,3...250 0,47...10000 2000 NS Высота 7 мм -40...85 6,3...63 0,1...47 2000 NE Высота 5 мм -40...85 6,3...50 0,1...47 1000 BP Для гальванической развязки -40...85 25, 50, 100, 200 1,0...100 2000 BR Для гальванической развязки, широкий темп. диапазон -40...105 200 3,3...100 2000 NF Для схем строчной развертки -40...85 25, 50 1,0...10 2000 NH Для схем строчной развертки -40...105 25, 50 1,0...10 2000 Низкий ток утечки RL Низкий ток утечки, широкий температурный диапазон -55...105 10...50 0,1...330 1000 LL Низкий ток утечки, стандарт -40...85 10...100 1,0...470 2000 LS Низкий ток утечки, высота 7 мм -40...85 6,3...63 0,1...100 2000 LE Низкий ток утечки, высота 5 мм -40...85 4...50 0,1...100 1000

 

Алюминиевые электролитические конденсаторы, благодаря электрохимическому принципу работы, обладают следующими пре­имуществами:

высокая удельная емкость, позволяющая изготавливать конденсаторы емкостью свыше 1Ф;высокий максимально допустимый ток пульсации;высокая надежность;оптимальное соотношение цена/емкость.

В электролитическом конденсаторе заряд накапливается между алюминиевой обкладкой, называемой анодом, и электролитом (электропроводная жидкость, твердый органический полупроводник или проводящий полимер), называемым катодом. Диэлектриком служит оксид алюминия (Al2O3), покрывающий поверхность анода. (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Конструкция электролитического конденсатора

Второй слой алюминиевой фольги, служащий контактной поверхностью для проходящего через электролит тока, называется катодной фольгой. Слой бумаги (ткани) является носителем электролита, которым предварительно пропитывается, а так же механически разделяет анод и катод, предотвращая их от короткого замыкания.

Одним из факторов высокой удельной емкости электролитических конденсаторов является малая толщина диэлектрического слоя, которая даже для высоковольтных конденсаторов составляет менее 1 мкм (для примера, минимальная толщина бумажного диэлектрика равна 6-8 мкм). Еще более высокие удельные емкости достигаются за счет увеличения эффективной площади анода методом травления. Площадь при этом увеличивается до 200 раз, но при некотором ухудшении электрических характеристик конденсатора. Преимущество жидкого электролита состоит в способности затекать в микроуглубления анода.

Оксидный слой формируют при производстве электролитическим окислением, а его толщина пропорциональна формирующему напряжению с коэффициентом 1,2 нм/В. Электролитический процесс продолжается и во время работы конденсатора при протекании электрического тока через электролит (вольтамперная характеристика приведена на рисунке 2).

 

 

Рис. 2. Вольтамперная характеристика электролитического конденсатора

При увеличении напряжения, сопротивление оксидного слоя уменьшается, что ведет к быстрому росту тока, а при превышении формирующего напряжения начинается процесс формирования оксидного слоя, сопровождающийся выделением большого количества тепла и газа, что может привести к выходу из строя конденсатора.

При выборе электролитического конденсатора общего назначения нужно обратить внимание на стандартные серии SD (85°С) и RD (105°С). Конденсаторы этих серий популярны, благодаря невысокой стоимости, широкому диапазону номинальных емкостей (0,1...33000 мкФ), напряжений (4...500 В) и рабочей температуры. Производятся также стандартные серии с низкопрофильными корпусами (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Серии стандартных конденсаторов SAMWHA

Однако неидеальность, присущая всем электролитическим конденсаторам, ограничивает их применение. Рассмотрим частотную зависимость импеданса реального конденсатора.

Импеданс определяется следующими компонентами эквивалентной схемы (рис. 4)

 

 

Рис. 4. Эквивалентная схема конденсатора

емкостное реактивное сопротивление XCэквивалентное индуктивное реактивное сопротивление XL (ESL equivalent series inductance) эквивалентное последовательное сопротивление R (ESR equivalent series resistance) сопротивление утечки r.

На низких частотах импеданс определяется емкостным реактивным сопротивлением (рис. 5).

 

 

Рис. 5. Характер зависимости импеданса от частоты

С ростом частоты емкостное реактивное сопротивление уменьшается, но лишь до тех пор, пока не приблизится к величине эквивалентного последовательного сопротивления, определяющегося потерями в диэлектрике, сопротивлением контактов и обкладок.

На резонансной частоте реактивная составляющая обращается в нуль, и импеданс равен R.

Выше резонансной частоты, за счет индуктивности выводов и внутренней структуры конденсатора, импеданс растет. Поэтому стандартные электролитические конденсаторы плохо работают на высоких частотах.

Фирмой Samwha выделяются серии конденсаторов с низким полным сопротивлением (рис. 6).

 

 

Рис. 6. Серии конденсаторов Samwha с низким импедансом

В документации на эти конденсаторы, помимо остальных параметров, указывается импеданс, измеренный на частоте 100 кГц при температуре окружающей среды 20°С. Конденсаторы этих серий идеальны для применения в импульсных источниках питания и других цепях, работающих в широком диапазоне частот.

Любое изменение напряжения на обкладках конденсатора (будь то пульсация, или изменение постоянного напряжения) вызывает протекание переменного тока через конденсатор (ток пульсации). Из-за омических потерь ток пульсации приводит к нагреванию конденсатора. Превышение тока пульсации выше указанного производителем значения приведет к быстрому старению конденсатора, ухудшению его параметров и преждевременному выходу из строя.

Для цепей электронного балласта, зарядных устройств, адаптеров и других устройств с высоким рабочем напряжением и высокими токами пульсации компанией Samwha выпускаются серии конденсаторов, представленные на рисунке 7.

 

 

Рис. 7. Серии конденсаторов Samwha для балластов и зарядных устройств

Один из важнейших параметров устройства - срок службы. Гарантированный срок службы конденсатора определяется производителем как время, в течение которого интенсивность отказов не превышает установленную. Срок службы указывается для наиболее жесткой эксплуатации, то есть при максимальной температуре, максимальном напряжении и максимальном токе пульсации на этой температуре. Использование конденсатора в более мягких условиях увеличивает его реальный срок службы. Так снижение рабочей температуры на 10°С увеличит срок службы примерно вдвое. (рис. 8).

 

 

Рис. 8. Типовой срок службы

На рисунке 9 представлены серии высоконадежных конденсаторов с расширенным температурным диапазоном и большими сроками службы.

 

 

Рис. 9. Серии высоконадежных конденсаторов

Конденсаторы этих серий рекомендуются к использованию для повышения надежности и сроков службы электронной аппаратуры, а также незаменимы для использования при высоких температурах (до 155°С).

Электролитический конденсатор, конструкция которого соответствует рисунку 1, будет работать только при подключении к аноду положительного полюса, а к катоду отрицательного. Противоположная полярность вызовет электролитический процесс формирования диэлектрического слоя на катодной фольге, сопровождаемый выделение большого количества тепла и газа, что может вывести конденсатор из строя.

Для гальванической развязки и других цепей с переменным рабочим напряжением разработаны специальные серии неполярных конденсаторов, представленных на рисунке 10.

 

 

Рис. 10. Серии неполярных конденсаторов Samwha

Если схемотехника диктует необходимость длительного хранения электрического заряда, следует особенно внимательно отнестись к выбору конденсатора по параметру тока утечки. Причина появления тока утечки - неидеальный характер поляризации диэлектрика, наличие примесей и влаги в диэлектрике. Величина тока утечки может быть уменьшена только на этапе изготовления конденсатора и характеризует его качество. Серии конденсаторов с низким током утечки показаны на рис 11.

 

 

Рис. 11. Серии конденсаторов с низким током утечки

Линейка недорогих популярных стандартных серий (SC, RC). алюминиевых электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа представлена в таблице 2.

Таблица 2. Электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа Серии Особенности Рабочий
темпер.
диапазон, °С
Диапазон
номинальных
напряжений,
В пост. тока
Диапазон
номинальных
емкостей, мкФ
Гарантированный
срок службы, ч
Поверхностный
монта SC Стандарт -40...85 4...450 0,1...10000 2000 NC Высота 5,5 мм, неполярные -40...85 6,3...50 0,1...47 2000 RC Широкий температурный диапазон -55...105 6,3...50 0,1...1000 1000 ZC Высота 5,5 мм, низкий импеданс -55...105 6,3...35 0,1...100 1000 JC Широкий температурный диапазон, высокий коэффициент CV 55 (-40)...105 4...450 3,3...6800 2000 CK Низкий импеданс, высокий коэффициент CV -55...105 6,3...100 10...1500 2000 CD Очень низкий импеданс -55...105 6,3...50 10...1500 2000 CM Низкий импеданс, большой срок службы -55...105 6,3...50 10...1500 3000...5000 CN Высота 5,5 мм, широкий температурный диапазон, неполярные -40...105 6,3...50 0,1...47 1000 CA Высокий коэффициент CV, большой срок службы -40...105 6,3...50 10...1000 5000 CB Большой срок службы -55...105 4...50 0,1...100 5000 CF Широкий температурный диапазон (130°C) -55...130 10...50 22...1000 2000...5000 CT Широкий температурный диапазон (130°C), низкий импеданс -55...130 10...50 33...470 2000 CW Высокая надежность -55...150 10...50 33...1000 1000

Серии конденсаторов с повышенной надежностью, низким импедансом, расширенным диапазоном рабочих температур позволят сделать выбор при более жестких требованиях.

Разнообразие алюминиевых электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа показано на рисунке 12.

 

 

Рис. 12. Электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа

Конденсаторы серий Hi-Cap используют в качестве электролита твердый электропроводный полимер. Этим конденсаторам присущи высокая стабильность емкости, импеданса и ESR во всем температурном диапазоне благодаря термостабильности использованного полимера. По сравнению с другими электролитическими конденсаторами, Hi-Cap обладает более низким импедансом. Низкий импеданс на высоких частотах (100 кГц...10 МГц) делает их идеальными для применения в цифровых цепях. Благодаря низкому эквивалентному последовательному сопротивлению (ESR), Hi-Cap надежно работает при высоких токах пульсаций.

Hi-Cap-конденсаторы производятся как для поверхностного, так и для выводного монтажа. Серии алюминиевых электролитических конденсаторов Hi-Cap с твердым диэлектриком представлены на рисунке 13 и таблице 3.

 

 

Рис. 13. Hi-CAP конденсаторы

Таблица 3. Серии алюминиевых электролитических конденсаторов Hi-Cap с твердым диэлектриком

Серии Особенности Рабочий
температурный
диапазон, °С
Диапазон
номинальных
напряжений,
В пост. тока
Диапазон
номинальных
емкостей,
мкФ
Гарантированный
срок службы, ч
Выводной
монтаж FB Hi-CAP -55...105 2,5...25 6,8...3300 2000 FJ Hi-CAP, высокая емкость, низкий ESR -55...105 2,5...16 180...2700 2000 «Поверхностный
монтаж» FA Hi-CAP -55...105 2,5...25 3,3...1500 2000 FH Hi-CAP, высокая емкость, низкий ESR -55...105 2,5...16 39...2700 2000 FZ Hi-CAP, большой срок службы -55...105 4...25 10...160 5000 FT Hi-CAP, широкий температурный диапазон -55...125 10...35 8,2...82 2000 FC Hi-CAP -40...105 2...16 2,2...470 1000

Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript  

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.