Características del condensador, coeficiente de temperatura, tolerancia

Características del condensador, coeficiente de temperatura, tolerancia

 

Introducción

Un condensador tiene una gran cantidad de especificaciones y características. Al observar la información impresa en el cuerpo de un condensador, podemos entender muy bien las características de un condensador. Pero algunos condensadores tienen colores o códigos numéricos en su cuerpo, debido a esto es difícil de entender sobre las características. Cada tipo o familia de condensadores tiene su propio conjunto de características y sistema de identificación. Algunos sistemas de identificación de condensadores son fáciles de entender sus características y otros usan símbolos, letras y colores confusos.

Para comprender las características de un condensador en particular fácilmente, primero averigüe la familia de condensadores ya sea cerámica, plástico, película o electrolítico y de eso es fácil identificar las características. Aunque los condensadores tienen el mismo valor de capacitancia, pueden tener diferentes tensiones de trabajo. Si utiliza un condensador que tiene un bajo voltaje de funcionamiento en lugar de un condensador que tiene un alto voltaje de funcionamiento, entonces el aumento de voltaje puede dañar el condensador de baja tensión aunque ambos capacitores tengan la misma capacitancia.

Ya sabemos que el electrolítico el capacitor tiene polaridades, por lo que al conectar el condensador electrolítico en el circuito, el terminal positivo debe conectarse a la conexión positiva y el terminal negativo del condensador a la conexión negativa, de lo contrario, el condensador podría dañar. Por lo tanto, siempre es mejor reemplazar el condensador dañado o viejo en el circuito con el nuevo que tiene las mismas características. La figura a continuación muestra las características de un condensador.

Figure 1.Capacitor Characteristics

 

Un condensador viene con un conjunto de características. Todas estas características se pueden encontrar en las hojas de datos que proporcionan los fabricantes de capacitores. Ahora analicemos algunos de ellos.

Capacitancia nominal (C)

Una de las características más importantes entre los condensadores es la capacitancia nominal (C) de un condensador. Este valor nominal el valor de capacitancia generalmente se mide en pico farads (pF), nano-farads (nF) o micro-farads (uF), y este valor se indica con colores, números o letras en el cuerpo de un condensador. Este valor de capacitancia nominal, que está impreso en el costado de un cuerpo de condensador, no es necesario para que sea igual a su valor real.

El valor de capacitancia nominal puede cambiar con las temperaturas de trabajo y con la frecuencia del circuito. Estos valores nominales son tan bajos como un pico faradio (1pF) para condensadores cerámicos más pequeños y tan alto como un faradio (1F) para condensadores electrolíticos. Todos los condensadores tienen una calificación de tolerancia que oscila entre-20% y +80%.

Voltaje de funcionamiento (WV)

El voltaje de trabajo es una característica más importante de todas las características del condensador. La cantidad máxima de voltaje que se aplica a un condensador sin fallas durante su vida útil se denomina voltaje de trabajo (WV). Esta tensión de trabajo se expresa en términos de CC y también está impresa en el cuerpo de un condensador.

En general, la tensión de trabajo que se imprime en el cuerpo de un condensador, hace referencia a su voltaje CC pero no a su voltaje CA., porque el voltaje de CA está en su valor rms. Por lo tanto, el voltaje de trabajo del condensador debe ser mayor que los 1.414 (Vm = Vrms x√2) veces de su valor real de CA para aplicar voltaje de CA al condensador. Esta tensión de trabajo de CC especificada de un condensador (WV-DC) solo es válida dentro de un cierto rango de temperatura, como-300C a + 700C. Si aplica una tensión de CC o CA que es mayor que la tensión de funcionamiento de un condensador, entonces el condensador puede dañar.

Los voltajes de funcionamiento que comúnmente se imprimen en el cuerpo de un condensador son 10 V, 16 V, 25 V, 35V, 50V, 63V, 100V, 160V, 250V, 400V y también 1000V. Todos los condensadores tendrán una vida útil más larga si funcionen dentro de sus valores de voltaje nominal y en un ambiente fresco.

Tolerancia (±%)

La tolerancia es la desviación relativa permisible de la capacitancia del valor nominal, que se expresa en porcentaje. Al igual que las resistencias, el valor de tolerancia para el condensador también existe en valores más o menos. Este valor de tolerancia generalmente se mide en pico farads (+/-pF) para condensadores de bajo valor que son menores a 100pF o en porcentajes (+/-%) para condensadores de mayor valor, que son mayores a 100pF.

El valor de tolerancia de un condensador se mide a una temperatura de + 20 ° C y solo es válido en el momento de su entrega. Si se puede utilizar un condensador después de un período de almacenamiento más largo, el valor de tolerancia aumentará, pero de acuerdo con las especificaciones estándar, este valor no excederá el doble del valor que se mide en el momento de su entrega. Las tolerancias de entrega usualmente para condensadores enrollados son +/-(1%, 2.5%, 5%, 10%, 20%). La variación de los valores de tolerancia muy generales para los condensadores es del 5% o del 10%, y tiene una capacidad mínima de +/-1% para los condensadores de plástico.

Corriente de fuga (LC)

Todos los materiales dieléctricos que se utilizan en los condensadores para separar las placas de metal de los condensadores no son aislantes perfectos. Permiten que la pequeña cantidad de corriente, como la corriente de fuga, fluya a través de ella. Este efecto se debe al campo eléctrico de gran potencia formado por las partículas de carga en las placas de un condensador cuando se le aplica una tensión de alimentación (V).

La corriente de fuga de un condensador es pequeña cantidad de corriente continua que está en nano-amperios (nA). Esto se debe al flujo de electrones a través del material dieléctrico o alrededor de sus bordes y también al descargarlo cuando se quita la fuente de alimentación.

La corriente de fuga se define como la transferencia de energía no deseada de un circuito a otro. Una definición más es que la corriente de fuga es una corriente cuando la corriente ideal del circuito es cero. La corriente de fuga de los condensadores es un factor considerable en los circuitos de acoplamiento del amplificador y en los circuitos de alimentación.

La corriente de fuga es muy baja en los condensadores tipo película o lámina y es muy alta (5-20 uA por uF) en condensadores electrolíticos (tantalio y aluminio), donde sus valores de capacitancia también son altos.

Temperatura de trabajo

El valor de capacitancia de un condensador varía con los cambios de temperatura que rodea el condensador. Debido a los cambios en la temperatura, causa cambios en las propiedades del dieléctrico. La temperatura de trabajo es la temperatura de un condensador que opera con clasificaciones nominales de voltaje. El rango general de temperaturas de trabajo para la mayoría de los condensadores es de-30 ° C a + 125 ° C. En los condensadores de tipo plástico, este valor de temperatura no es más de + 700C.

El valor de capacitancia de un condensador puede cambiar, si el aire o la temperatura ambiente de un condensador es demasiado fría o demasiado caliente. Estos cambios en la temperatura afectarán la operación real del circuito y también dañarán los otros componentes en ese circuito. Creo que no es fácil mantener las temperaturas estables para evitar que los condensadores se fríen.

Los líquidos dentro del dieléctrico puede perderse por evaporación, especialmente en condensadores electrolíticos (condensadores electrolíticos de aluminio) cuando funcionarán a altas temperaturas (más de + 850 ° C) y también el cuerpo del condensador se dañaría debido a la corriente de fuga y la presión interna. Y también los condensadores electrolíticos no pueden usarse a bajas temperaturas, como por debajo de-100C.

Coeficiente de temperatura

El coeficiente de temperatura (TC) de un condensador describe el cambio máximo en la capacitancia valor con un rango de temperatura especificado. Generalmente, el valor de capacitancia que se imprime en el cuerpo de un condensador se mide con la referencia de temperatura de 250 ° C y también se debe considerar el TC de un condensador que se menciona en la hoja de datos para las aplicaciones que funcionan por debajo o por encima de esta temperatura.Generalmente el coeficiente de temperatura se expresa en unidades de partes por millón por grado centígrado (PPM/0C) o como un cambio porcentual con un rango particular de temperaturas.

Algunos condensadores son lineales (condensadores de clase 1), estos son altamente estables con las temperaturas; tales condensadores tienen un coeficiente de temperatura cero. Generalmente, los condensadores de Mica o Poliéster son ejemplos de los condensadores de Clase 1. La especificación de TC para condensadores de clase 1 siempre especifica el cambio de capacitancia en partes por millón (PPM) por grados centígrados.

Algunos condensadores no son lineales (condensadores de clase 2), estas temperaturas de condensadores no son estables como condensadores de clase 1, y sus valores de capacitancia aumentarán al aumentar los valores de temperatura. Por lo tanto, estos condensadores dan un coeficiente de temperatura positivo. La principal ventaja de los condensadores de clase 2 es su eficiencia volumétrica. Estos condensadores se utilizan principalmente en aplicaciones donde se requieren valores de capacitancia elevados, mientras que la estabilidad y el factor de calidad con temperaturas no son factores principales a considerar. El Coeficiente de temperatura (TC) de los condensadores de clase 2 se expresa directamente en porcentaje. Una de las aplicaciones útiles del coeficiente de temperatura de los condensadores es usarlos para cancelar el efecto de la temperatura en otros componentes dentro de un circuito como resistencias o inductores, etc.

Polarización

Generalmente la polarización del condensador pertenece a los condensadores de tipo electrolítico, como el tipo de aluminio y el tipo de condensadores de tántalo. La mayoría de los condensadores electrolíticos están polarizados, es decir, necesitan la polaridad correcta cuando la tensión de alimentación se conecta a los terminales del condensador, como la conexión positiva (+ ve) a positiva (+ ve) y negativa (-ve) a negativa (-ve ) conexión.

La capa de óxido dentro del condensador puede romperse por una polarización incorrecta, esto causa el flujo de altas corrientes a través del dispositivo. Como resultado, el condensador daña como se mencionó anteriormente. Para evitar la polarización incorrecta, la mayoría de los condensadores electrolíticos tienen flechas o franjas negras o bandas o galones en un lado de su cuerpo para indicar sus terminales negativos (-ve) como se muestra en la figura a continuación.

Los condensadores polarizados tienen grandes corrientes de fuga si su voltaje de alimentación está invertido. La corriente de fuga en los condensadores polarizados distorsiona la señal, sobre calienta el condensador y finalmente lo destruye. La razón básica para usar condensadores polarizados es su costo menor que los condensadores no polarizados de las mismas clasificaciones de voltaje y los mismos valores de capacitancia. Básicamente, los condensadores polarizados están disponibles en las unidades de micro farads, como 1uF, 10uF, etc.

Figure 2.Polarización del condensador

 

Resistencia de la serie equivalente (ESR)

La resistencia en serie equivalente (ESR) de un condensador se define como la CA. impedancia de un condensador cuando se usa a frecuencias muy altas y también con la consideración de resistencia dieléctrica. Tanto la resistencia de CC del dieléctrico como la resistencia de la placa del condensador se miden a una temperatura y frecuencia particulares.

ESR actúa como una resistencia en serie con un condensador. El ESR de un condensador es la calificación de su calidad. Sabemos que, teóricamente, un condensador perfecto no tiene pérdidas y también tiene el valor de ESR cero. A menudo, esta resistencia (ESR) causa fallas en los circuitos del condensador.

Los efectos de la resistencia de la serie equivalente

La resistencia en serie equivalente (ESR) del condensador de salida en el circuito provoca afectar el rendimiento del dispositivo. Y también el ESR puede reducir el voltaje de suministro de un condensador. El ESR es bastante opuesto a la resistencia de aislamiento de un condensador que se presenta como resistencia pura en paralelo con el condensador en algunos tipos de condensadores. Un condensador ideal solo tiene su capacitancia y el valor de ESR es muy inferior (menos de 0.1Ω).

Si el espesor dieléctrico aumenta, la ESR aumentará. Si el área de superficie de la placa aumenta, el valor de ESR disminuirá. Para calcular la ESR del capacitor, se requiere algo más que un medidor de capacitor estándar como el medidor de ESR. Si el medidor de capacitor es un dispositivo útil, no detectará fallas de condensadores que aumenten el valor de ESR.

En un condensador no electrolítico o un condensador con electrolito sólido, la resistencia metálica de los cables, electrodos y pérdidas en el dieléctrico son causas de ESR. En general, los valores de ESR para los condensadores cerámicos están entre 0.01 a0.1 ohms. Los condensadores electrolíticos de aluminio y tántalo con electrolito no sólido tienen valores de ESR muy altos, como varios ohmios. Un problema principal con los condensadores electrolíticos de aluminio es que los componentes del circuito se dañarán si los valores de ESR de los condensadores que se utilizan en ese circuito aumentan con el tiempo en la operación.

Generalmente, los valores de ESR son menores para el polímero condensadores que condensadores electrolíticos (húmedos) del mismo valor. Por lo tanto, los condensadores de polímero pueden manejar las corrientes de ondulación más altas. Un condensador se puede utilizar como un filtro que tiene una calificación ESR muy baja. Los condensadores tienen la capacidad de almacenar la carga eléctrica aunque la corriente de carga no fluya a través de ella. Los condensadores utilizados en los televisores, flashes fotográficos y bancos de condensadores son generalmente de condensadores de tipo electrolítico. De acuerdo con la regla del pulgar, los cables de los condensadores de gran valor deben nunca tocarse después de que se eliminó la fuente de alimentación.

 

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