Вибір конденсаторів для імпульсних перетворювачів напруги. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Вибір конденсаторів для імпульсних перетворювачів напруги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори

Коментарі до статті

При побудові імпульсного ПН відразу постає питання - які конденсатори ставити як на вихід випрямляча, так і на підпору первинної обмотки трансформатора. Питання не пусте - хороші імпульсні конденсатори знайти виявилося нелегко.

Визначимося для початку, які конденсатори нам потрібні. По напрузі на вторинній шині - 35, 50 або 63В, гнучкі висновки, за габаритними обмеженнями - ємністю 1000 мкФ (50-63В), 2200 мкФ (35В). Для спрощення - обмежусь єдиним номіналом 1000мкФ на 50В, що приблизно відповідає розміру 16*36мм для стандартних електролітів. За абсолютний початок відліку приймемо широко доступну в Москві серію GS (Стандарт, 105С) тайванської фірми Ark Electronic. Для порівняння поставимо поряд імпульсний Ark SZ та чистопородних американців Mallory.

Сімейний альбом електролітів. Ключові параметри

конструктив. Відразу відсічемо великі банки під гвинтові клеми, субмініатюрні (4-8мм) ємності, ємності з аксіальними висновками (подовжується струмова петля, неефективний монтаж) - обмежуючись або стандартними гнучкими радіальними висновками або жорсткими висновками-гаками під клему, їх також можна розпаювати на плату.

Температурний діапазон, термін експлуатації (Lifetime), категорія надійності (Reliability Grade)

Термін експлуатації та час напрацювання на відмову тісно пов'язаний із верхньою межею температурного діапазону. Залежно від складу та технології "упаковки" електроліту верхня межа встановлюється на рівні +85С (стандарт), +105С (підвищена), +125-140С (високої іператорні ємності). Термін експлуатації встановлюється саме для цієї температури, він становить 1000 годин для стандартних типів і визначається як час, за який параметри конденсатора, зарядженого до гранично допустимої постійної робочої напруги, гарантовано залишаться в зеленій зоні. Як правило, контролюються відхилення: ємності (20%), тангенсу кута втрат (не вище +50%) та струму витоку (не вище гарантованого максимуму). Для імпульсних електролітів - нормують також підвищення ЕПС та (або) повного імпедансу.

Вибір конденсаторів для імпульсних перетворювачів напруги

(Натисніть для збільшення)

1000 годин - смішно малий термін, нехай і свідомо занижений. Зате при зниженні температури на кожні 10 градусів до +25С, термін експлуатації подвоюється. Таким чином, ємність з маркуванням 105С в рівних умовах у 4 рази довговічніша за ємність з маркуванням 85С! Враховуючи напружені умови життя в автомобільному підсилювачі - обмежимося нормованими ємностями +105С та вище. Конденсатори підвищеної надійності/довговічності (бортові) нормуються і на терміни понад 1000 годин, аж до 20.000 годин, але це дефіцит. З технологічних причин отримати високу надійність у мініатюрному корпусі складно, тому багато просунутих серій гарантують 5000+ годин для діаметра 10 мм і вище, а 8 мм і нижче - лише 2000 годин.

Струм витоку (Leakage Current) конденсатора для нас не є важливим. Існують ємності, спеціально нормовані на малий струм витоку. Порядок струмів (для обраного номіналу на граничних U та Т) такий -

Стандарт (Ark GS 105C): I(мА) < 0.03 C(мФ)U(В) = 1.5 мА

Для імпульсних БП (Ark SZ 105C): I(мА) < 0.01 C(мФ)U(В) + 0.003 = 0.5 мА

Покращений струм витоку (Ark SL 105C): I(мА) < 0.002 C(мФ)U(В) = 0.1 мА

У Mallory витоку приблизно такі самі

Для мережевого підсилювача з ємностями порядку 40.000 мкФ струм витоку стандартних ємностей складе 80мА, потужність втрат при 63В - 5 Ватт, що не так вже й істотно, тим більше в реальному житті на ємність подається не гранична напруга, а істотно менше. В автомобільному підсилювачі сумарна ємність у рази менша, так що струмом уїєчки нехтуємо.

Увага! У буржуазній літературі всі динамічні параметри за умовчанням нормуються на 120 Гц, а не 50 Гц як у ГОСТі.

Тангенс кута втрат (Dissipation Factor) всіх стандартних конденсаторів укладається у діапазон 0.15-0.25. Тангенс кута втрат "імпульсних" вдвічі менше, порядку 0.06-0.15, причому 0.15 відповідає малим робочим напругам, а 0.06-0.10 - напругам 50-100В. Саме з цієї причини у вхідному, 12В ланцюга безпосередньо перед первинкою трансформатора можна побачити ємності, марковані +35..+50В, хоча навіть з урахуванням імпульсних викидів напруга достатньо і +20-25В. На високих (вище 100-150В) напругах тангенс втрат знову зростає.

Граничний струм пульсацій (Ripple Current) Важливий для фільтрів живлення, що більше тим краще! Визначається конструктивом (омічний опір обкладок та висновків) та характеристиками електроліту. З підвищенням частоти пульсацій приблизно від 10 Гц до 1кГц допустимий струм пульсацій підвищується приблизно з 75% до 125-150% від норми, далі для стандартних ємностей високий власний імпеданс примусово обмежує струм нижче норми. Зі зниженням температури до 40-60С норма струму також підвищується, але не більше ніж удвічі.

Порядок нормованих струмів для нашого конденсатора (відчуйте різницю)

Стандарт (Ark GS 105C): I(max) = 0.95 А (120 Гц 105С)

Стандарт (Mallory SK 85C): I(max) = 1.35 А (120 Гц 85С)

він же при 1 кГц, 65С: I(max) = 2.0 A

Для імпульсних БП (Ark SZ 105C): I(max) = 1.4 А

Для імпульсних БП (Mallory SXR 105C): I(max) = 0.83 А (120Гц 105С)

він же при 120Гц, 65С: I(max) = 1.76 А

він при 100кГц, 105С: I(max) = 1.82 А

він при 100кГц, 65С: I(max) = 3.8 А

У вітчизняній практиці використовують норму граничних пульсацій НАПРУГИ синуса 50 Гц на ємності. Цей параметр та струм пульсацій взаємозамінні. Напруга зручна тим, що для всієї серії достатньо одного цього параметра, що мало залежить від ємності. А струм (для конкретного номіналу) більш наближений до фізичного змісту процесів, що руйнують ємність.

Еквівалентний послідовний опір - Основний показник придатності ємності для імпульсних застосувань. Воно нормується як правило лише для імпульсних електролітів.

Стандарт (Ark GS 105C) : Не нормовано

Стандарт (Mallory SK 85C): 130 мОм (120 Гц 25С)

Для імпульсних БП (Ark SZ 105C): 50 мОм (100 кГц 20С)

Для імпульсних БП (Mallory SXR 105C): 130 мОм (100 кГц 25С)

Радянський К50-33 1000мкФ-63В: 100 мОм на 10-1000 кГц - зовсім не погано! Нижче 10 кГц воно лінійно зростає приблизно 0.75 Ома на 20 Гц. Щоправда, розмір - 26*60 мм, удвічі більший за буржуазні.

Є думка, що замінивши один великий електроліт на багато маленьких паралель, можна істотно знизити імпеданс. Чи так це? Порівняємо наш 1000 мкф конденсатор з двома по 470 мкф і десятьма по 100 мкф. Для Ark SZ:

Z (1000) = 50мОм

Z(470) = 80 мОм; Z (2 * 470) = 40 мОм

Z(100) = 250 мОм; Z (10 * 100) = 25 мОм

По-перше, розсіюється помилка, що у маленької ємності опір менше, ніж у великої. Ні, це у великої – менше. По-друге, ефект є, але проявляється лише при великому відриві номіналу, і неправильне розведення трас може навіть погіршити становище. Перевіримо на Mallory SXR:

Z (1000) = 130мОм

Z(470) = 280 мОм; Z (2 * 470) = 140 мОм

Z(100) = 1330 мОм; Z (10 * 100) = 133 мОм

Опаньки! Жодного ефекту. Причому і абсолютна величина опору в рази гірша за тайванець. Чи хтось бреше, чи хтось перестраховується. А якщо перевірити на великих банках - наприклад, наберемо 0.2 Ф з конденсаторів серії Mallory СGR на 20В

51мФ: Z(51мФ) = 8.5 мОм, Z(4*51мФ) = 2.2 мОм, граничний загальний струм 4*22=88А

20 мФ: Z(20мФ) = 8.5 мОм, Z(10*20мФ) = 0.85 мОм, граничний загальний струм 10*17=170А

7.7 мФ: Z(7.7мФ) = 23 мОм, Z(26*7.7мФ) = 0.88 мОм, граничний загальний струм 26*8=200А

Ефект проявляється тільки на верхніх номіналах серії (від 51 до 20 мФ), там, де загальний імпеданс банки визначається опором висновків, і сходить нанівець на "дрібних" номіналах, коли імпеданс починає зростати обернено пропорційно ємності. А індуктивність монтажу, швидше за все, призведе до погіршення параметрів, мова-то про міліомах і наногенрі. Так що, працюючи з конкретною серією, будьте ласкаві або шукати докладну документацію, або виміряти ємність - але як це робити на струми в сотні ампер в кухонних умовах ... залишається лише випробуваний часом метод Тика.

Спеціальні типи електролітів - Буржуйська термінологія

Audio Grade - розпливчастий термін. У неї входять як високолінійні, з великим струмом розряду ємності для фільтра живлення, так і всілякі неполярні для кросоверів, прохідні і т.п. виродки масових технологій. У таблицю я включив щойно, що підходить під першу категорію

Баласт - баластові для ЛДС та моторів, 160-400В, до 22 мкФ. Імпульсні показники – середні.

Сomputer Grade - ніяк не відноситься до імпульсних параметрів! Це проміжний стандарт надійності, краще побутового але гірше бортового, як правило, нормується 2000-3000 годин роботи при дещо більш жорстких допусках на догляд параметрів.

Відхилення - для системи відхилення малої розгортки, 25..100В, ємність до 100 мкФ. Імпульсні показники – добрі.

Висока енергія - Висока енергія (великий струм) одноразового розряду, на відміну від High Ripple Current - Високий струм пульсацій

Висока температура - Надвисока надійність (бортові), специфіковані на 125С і вище. Обсяг і вага в 4-8 разів більші за стандарт.

Фотоспалах - для фотоспалахів, 300В, 1-100 мкФ, малий струм витоку, стандартні імпульсні показники.

Зауваження про радянські конденсатори

Багато хто з них нормований напрацювати на відмову 5000-10000 годин при 85С. Однак технічні умови "відмови" включають 50% падіння ємності, триразове зростання тангенсу кута втрат і витоку, що не можна порівняти з сучасними буржуйськими стандартами.

уже згаданий K50-33 випускається (досі - Північно-Задонський завод) випускається з чотирма аксіальними висновками, що при довжині конденсатора 4-60мм роздмухує струмову петлю (у первинному ланцюзі) до неприйнятної довжини. Повний опір нормований на 90-10 кГц і становить для всіх типономіналів від 1000 до 30 мОм – це добре. Найгірше те, що протягом експлуатації допустимо його триразове зростання. Мінімальне напрацювання на відмову (з урахуванням зазначених вище рамок) - 100 годин при 2000С, 85 годин при 5000С. Це єдиний справді ВЧ електроліт у радянській номенклатурі. Так звані "імпульсні" алюмінієві ємності К70І-50, К1-50І, 3, 13, 17, 21 та їх родичі пускові конденсатори К23-50 - призначені для ланцюгів від 19 до 150В і до наших завдань не застосовуються. Їхній опір не нормується.

Танталові "таблетки" К53-28 випускаються до граничного номіналу 10мкФ*40В, 68мкФ*16В також з аксіальними висновками. При цьому повний опір 0.4-10 Ом (0.4 Ом для 10мкФ*40В, при габаритах таблетки 15*12*5мм). Ніобієві К53-27, також з аксіальними висновками, випускаються граничними номіналами 10мкФ*40В, 47мкФ*20В, 220мкФ*16В. Нормується опір на частоті 200 кГц (для цих номіналів 0.3-1.0 Ома). Що стосується широко поширених напівпровідникових Al, Nb, Tl ємностей К53 інших серій - жодна з них не нормована на опір (або струм) на високих частотах, так що й говорити нема про що. Та й питома ємність – неприйнятно низька.

То що ж ставити?

Ось вибірка за типами алюмінієвих конденсаторів фірм, представлених на московських базарах (виключаючи біполярні та під гвинтове кріплення). Жодної одноманітності! Зірочкою виділено "банки", решта - з гнучкими висновками. Ну а де шукати - ви й самі зрозумієте, шукайте і знайдете.

Імпульсні показники	імпульсні			Cтандарт
Клас надійності / Audio Grade	High Rel (5000+ годин)			High Rel, Computer grade	Audio Grade	Інші
Температурний клас	Long Life 105C		85С	Long Life 105C
Виробник
СРСР			K50-33 (1МГц)
Ark Electronic		SZ		GA GR		SA-SS * LGS * LGB
CapXon	SZ GL (св.8мм)	GL (5-8мм)		TH KM		SK-SS GS LL LP HP
Ельна	RSG RJB RJH RJJ	RSE RJ3		RSL RKA LPK LPH LPG LPT LPX	ROA(Cerafine) ROS (Silmic) ROD R2O R2A RA2 RA3 *LPO	LP4 LP5
Джемікон	TL WG WL			TM WB TH HS HP *RP	LA *AP	SH-SM LP LS *KP
Маллорі		SXR VPR		SEK SH *LP		SK SS LPW LPX
Нічікон				DQ GJ GN GR GY GZ	*KG	LN LS LU GU
Samsung	TMQ TMF TMZ	STL trF trQ		UHT TMB * HMB	*PST (?)	SSE-SSL LN LN7 USL SMM SEM ST-STM trB PS SMS SMU HRB-HRL
Samwha	RZ	RX WD NH	NF GF GT	RS RW * HB	AD-AU(?)	RC-RR RV NP NS і все на BSTQ HC HE *CU

Публікація: klausmobile.narod.ru

Дивіться інші статті розділу Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Кліткове чищення рятує від атеросклерозу 08.11.2016

Багато хвороб виникають через наші власні постарілі клітини, які або вже взагалі не можуть виконувати свої функції, або щось продовжують робити, але неправильно, не так, як потрібно. Про те, що клітина постаріла, можна зрозуміти за станом її ДНК, у якій згодом накопичується дедалі більше ушкоджень та помилок – внутрішньоклітинні системи ДНК-ремонту просто не встигають із ними впоратися.

Зазвичай в такому випадку клітина відразу ж перестає ділитися - інакше у неї, з цілим "букетом" мутантних генів "на руках", є всі шанси перетворитися на злоякісну та дати початок раковій пухлині. Але навіть припинивши розподіл, стара клітина продовжує жити в організмі, синтезувати якісь молекули, виділяти їх із себе у зовнішнє середовище. Причому такі молекули здатні завдавати неприємностей навколишнім нормальним клітинам та тканинам.

Згодом кількість клітин, які " ні живі, ні мертві " , в організмі лише збільшується, але, якщо їх позбутися, це буквально допомагає оздоровити організм і збільшити тривалість життя. Позбутися ж їх можна, включивши апоптоз, або програму клітинного самознищення.

В експерименті Даррена Бейкера (Darren J. Baker) та його колег з медичного коледжу при клініці Мейо використовували генетично модифікованих мишей, у яких у клітинах, що зістарилися, можна було ззовні запускати програму клітинного самогубства - апоптозу. Спеціальна речовина взаємодіяла саме з такими напівпрацюючими клітинами та повертала молекулярний "рубильник", який запускав клітинне самознищення.

Тварин протягом трьох місяців тримали на збагаченій жирами дієті, потім у деяких запускали апоптоз, і спостерігали за станом судин. Ознаки атеросклерозу у мишей виникали досить швидко, на дев'ятий день після переходу на жирну їжу. Але в тих мишей, яким влаштовували чистку від старих клітин, атеросклеротичні бляшки з'являлися на 60% рідше - що зрозуміло, оскільки відкладення на стінках судин були багаті саме на клітини, що зістарилися. Серед них найбільш небезпечними були імунні макрофаги, які поглинали багато жиру та включали запалення, через яке бляшка і починала рости.

На пізніх стадіях ті ж "ожирілі" макрофаги виділяють ферменти, які роблять бляшку тендітною, ламкою, так що від неї може відірватися шматок, попливти кудись із кров'ю і в результаті закупорити якусь посудину. До речі, в тому випадку, коли у мишей після знищення старих клітин атеросклеротичні бляшки все одно утворювалися, вони були міцнішими, і ймовірність того, що вони зламаються, відірвуться, і щось десь закупорять, залишалася невеликою. .

Інші цікаві новини:

▪ Спиновий осередок пам'яті з платинової клітини

▪ Надміцний штучний шовк

▪ Автоматична бездротова мережа Wirepas Pino для Інтернету речей

▪ Освітлення з аеростату

▪ Big Data для футболістів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Охорона та безпека. Добірка статей

▪ стаття Природа не робить стрибків. Крилатий вислів

▪ статья Яка рослина є рекордсменом за швидкістю зростання? Детальна відповідь

▪ стаття Чуфа. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Штемпелювання скла. Прості рецепти та поради

▪ стаття Зарядний пристрій на тиристорному інверторі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт