Dlaczego używamy spolaryzowanych kondensatorów?

Chcę wiedzieć, czy spolaryzowany kondensator ma jakąś zaletę, że są stosowane w niektórych obwodach?

Na przykład, na schemacie układu scalonego kontrolera PIR BISS001, w niektórych miejscach stosuje się spolaryzowany kondensator, a w niektórych kondensator niespolaryzowany.

Czy mogę zastosować niespolaryzowany kondensator o tym samym napięciu i pojemności zamiast tych kondensatorów polaryzacyjnych?

Dokumenty referencyjne:

Z twoich odpowiedzi rozumiem, dlaczego używane są kondensatory elektrolityczne i dlaczego są one spolaryzowane.

Ale projektanci tego obwodu mogliby zastosować niespolaryzowany kondensator, a nawet spolaryzowane kondensatory tantalowe . Czy to prawda? Ponieważ moduł ( Grove - PIR Motion Sensor ) wykorzystuje spolaryzowane kondensatory tantalowe.

Chcę wiedzieć, czy spolaryzowane kondensatory są używane do ochrony obwodu, czy jest jakiś inny powód (niezależnie od rodzaju kondensatora).

Czy istnieje problem, jeśli kondensatory te zostaną zastąpione kondensatorami niespolaryzowanymi w tych obwodach?

capacitor circuit-design polarity

— hamid musawi
źródło

Nie dlatego, że chcemy, aby były spolaryzowane, ale ich spolaryzowanie jest konsekwencją ich emazy.

— Hearth

Porównaj ceny czapek elektrolitycznych z czapkami ceramicznymi (lub foliowymi) w zakresie 10uF ~ 22uF (po uwzględnieniu obniżenia napięcia polaryzacji), a będziesz miał jeden z powodów.

— Wesley Lee

Bardzo cienkie warstwy tlenku, zapewniające izolację dla pewnej polaryzacji, zapewniają bardzo kompaktowy moduł magazynowania energii. Zobacz te przydatne kondensatory elektrolityczne jako wczesne wersje samoorganizującej się nanotechnologii; proces produkcyjny tworzy bardzo cienką warstwę tlenku: tlenek WZROSTU lub FORMOWANIA.

— analogsystemsrf

Is there a problem if these capacitors are replaced with non-polarized capacitors in this circuits?- nie, nie ma problemu. Ale może być trudno znaleźć niespolaryzowane kondensatory o tej samej specyfikacji. Kondensatory niespolaryzowane są zwykle w zakresie nF i są zwykle przystosowane do niskiego napięcia (5 V lub mniej). Jeśli chcesz czegoś w UF lub MF i / lub o wartości kilkudziesięciu woltów, musisz

— zadowolić się

@slebetman „Niespolaryzowane kondensatory są zwykle przystosowane do pracy przy niskim napięciu (5 V lub mniej)” - rzeczywistość jest wręcz przeciwna do tego, co mówisz.

— Dmitrij Grigoriew

Odpowiedzi:

Czy mogę zastosować niespolaryzowany kondensator o tym samym napięciu i pojemności zamiast tych kondensatorów polaryzacyjnych?

Mówiąc elektrycznie, niespolaryzowany kondensator jest zawsze lepszy niż spolaryzowany. Tak, zawsze możesz zastąpić niespolaryzowany kondensator o dokładnie takiej samej wartości znamionowej.

Ale ukryte jest tutaj założenie: Provided you can find one that's physically small enough to fit on your board and cheap enough to fit in your budget.a fakt, że nie możesz, jest jedynym powodem, dla którego używamy spolaryzowanych czapek.

Zakładam, że jeśli kiedykolwiek nauczymy się tworzyć niepolaryzowane kapturki, które są tak tanie i gęste (pojemność na objętość) jak elektrolityczne, spolaryzowane kondensatory znikną.

Uwaga dodatkowa - napięcie i pojemność to nie jedyne parametry elektryczne kondensatora. Wystarczyłyby na idealny kondensator, ale świat rzeczywisty przynosi inne, brzydkie wskaźniki. Podobnie jak ESR, współczynnik pojemności z temperaturą lub napięciem, charakterystyka częstotliwościowa itp. Obwody zaprojektowane wokół dziwactw konkretnej technologii mogą zawieść, jeśli ich zamiennik się tam różni. Nawet bycie zbyt dobrym może powodować problemy, np. górne pułapy ESR naturalnie utrzymują prąd szczytowy pod kontrolą, więc zastąpienie go teoretycznie lepszą częścią o niskim ESR może spowodować wybuch całej rzeczy. Dodanie ESR jest trywialne - ale nie jest to już wymiana zastępcza, a raczej przeprojektowanie obwodu. Dlatego nie zastępujemy elektrolityki czymś innym niż nie, ponieważ polaryzacja jest ważna, to tylko uciążliwość. Trzymamy je ze względu na wiele innych parametrów, mniej oczywistych niż C, V i polaryzacja.

— Agent_L
źródło

Należy również zauważyć, że w aplikacjach, w których ważna jest odpowiedź częstotliwościowa kondensatora, nie można po prostu zastąpić jednego rodzaju innym, ponieważ działają one dobrze w różnych zakresach częstotliwości. Przykładami są np. Filtry szumów.

— nshct

@nshct to właśnie rozumiem przez „inne, brzydkie dane”

— :)

Sugestia: dodaj do swojej odpowiedzi link o ESR: avnet.com/wps/portal/abacus/resources/engineers-insight/article/…

— Overmind

Rozmiar fizyczny kondensatora jest funkcją grubości dielektryka (między innymi).

Już na początku odkryto, że tlenki niektórych metali (w szczególności aluminium i tantalu) są dobrym dielektrykiem i mogą być bardzo cienkie w procesie chemicznym - o rząd wielkości cieńszym niż inne dielektryki, takie jak woskowany / olejowany papier i folia z tworzywa sztucznego . Dlatego wynaleziono kondensator elektrolityczny, aby zapewnić wysoką pojemność w rozsądnej objętości.

Niestety proces chemiczny wymaga, aby napięcie na kondensatorze miało tylko jedną biegunowość, więc kondensatory te są „spolaryzowane”. Odwrócenie polaryzacji degraduje i ostatecznie niszczy warstwę tlenku. Jest to coś, z czym musimy po prostu żyć, aby skorzystać z tej technologii.

Zdolność do wytwarzania kondensatorów o wysokiej wartości w niespolaryzowanych technologiach, takich jak ceramika wielowarstwowa, oznacza, że można je teraz stosować tam, gdzie wcześniej byłby dostępny tylko spolaryzowany kondensator. Zasadniczo nie ma problemu z dokonaniem tej zamiany, chociaż może być konieczne rozważenie niektórych dziwactw technologii, na którą się przełączasz.

Na przykład niektóre materiały ceramiczne o wysokiej K (wysoka stała dielektryczna) wykazują znaczne zmiany pojemności wraz z napięciem. Może to być akceptowalne w przypadku sprzęgania lub obejścia, ale całkowicie niedopuszczalne w przypadku konstrukcji filtra.

— Dave Tweed
źródło

Istnieje szczególny przypadek użycia, w którym zastąpienie urządzeń tantalowych częściami MLCC może mieć niefortunne skutki: na wyjściu niektórych (starszych) regulatorów LDO, które wymagają pewnej minimalnej wyjściowej ESR. To może być zrobione, ale niektóre opieka jest konieczna.

— Peter Smith,

Bardzo ładna odpowiedź! Próbuję dowiedzieć się, czy pytam: „Dlaczego proces chemiczny zastosowany do wytworzenia dielektrycznych kondensatorów z tlenków niektórych metali (w szczególności aluminium i tantalu) wymaga, aby napięcie na kondensatorze miało tylko jedną biegunowość?” ale nie jestem pewien, czy będzie na ten temat. Czy jest jakaś szansa, że możesz tu dodać podpowiedź?

— uhoh

Ponieważ wspominasz o ochronie, dodam, że spolaryzowane czapki nie powinny być używane do ochrony przed odwrotną polaryzacją . Będą reagować bardzo powoli na napięcie wsteczne (sekundy lub minuty), podczas gdy typowe wrażliwe elementy, które warto zabezpieczyć, będą martwe w ciągu milisekund. A gdy spolaryzowana nasadka zacznie absorbować napięcie wsteczne, może odpowietrzyć, wybuchnąć lub zapalić się, co (poza oczywistym problemem związanym z dymem i ogniem) może sprawić, że będzie ono ponownie nieprzewodzące, co ponownie wystawi obwód na napięcie wsteczne.

— Dmitrij Grigoriew
źródło

Dobra racja tutaj.

— Overmind