KONDENSAATTORIT, Ominaisuudet ja merkinnät

Transkriptio

1 KONDENSAATTORIT, Ominaisuudet ja merkinnät H. Honkanen Kondensaattorin kapasitanssi määräytyy: välitila-aineen permittiivisyyden ( ) ja varausten pinta-alan ( A ) tuloon ja on kääntäen verrannollinen varausten väliseen etäisyyteen ( l ) C = εa l Tyhjän permittiivisyys ( o ) : o =8,85x10e-12F/m Eristeaineen permittiivyys ilmoitetaan suhteellisena permittiivisyytenä tyhjöön nähden, täten: tot = r x o Eristeaineiden suhteellisia permittiivisyyksiä, r : Materiaali r Used Air 1 Säätökondensaattorit Water 80 Glass 10 Pertinax 3,5 6 Piirilevymateriaali FR4 4,5 Piirilevymateriaali Polyester 3,3 Muovikondensaattorit Polycarbonate 2,8 Muovikondensaattorit Polypropylene 2,2 Muovikondensaattorit Polystyrene 2,6 Muovikondensaattorit Mica 4 8 Kiillekondensaattorit Aluminium Oxide 7 Elektrolyyttikondensaattorit Tantalum Oxide 11 Elektrolyyttikondensaattorit Ceramics, Class Ceramics, Class Ceramics, Class Ceramics NP0 60 Keraamiset kondensaattorit Ceramics X7R 1500 Keraamiset kondensaattorit Ceramics Z5U 5000 Keraamiset kondensaattorit Seuraavassa kuvassa on esitetty yleisimpien kondensaattorityyppien häviöt taajuuden suhteen. Keraamisten kondensaattoreiden häviöitä ei taulukossa ole, koska niiden ominaisuudet poikkeavat niin paljon keskenään. Keraamisten kondensaattoreiden häviöistä selvitys tekstiosiossa. Mitä pienemmät häviöt, mitä pienempi tan δ, sitä parempi kondensaattori!

2 tan δ MUOVIKONDENSAATTORIT ERISTEMATERIAALIEN VERTAILU, Tyypilliset arvot: ( Tiedot koottu useiden eri lähteiden keskiarvona ) ERISTEMATERIAALI Polyesteri Polykarbonaatti Polypropyleeni Polystyreeni Kaupalliset nimet Mylar Makrofol Torayfan Styroflex OMINAISUUS Dielectric constant, r ( at 1 khz ) 3,3 2,8 2,2 2,5 Tan δ at 1 khz 0, , , ,000 2 Tan δ at 100 khz 0,018 0,005 0, ,000 4 Tan δ at 1 MHz 0,020 0,005 0,007 0,001 Operating Temperature area / C Temperature coiffient ( Typical ) / ppm Temperature coiffient Area / ppm ± ± ± ± 50 Dielectric strengh, V / µm Resistance, GΩ

3 MUOVIKONDENSAATTOREIDEN MERKINNÄT: Muovikondensattoreilla ei käytetä yhtenäistä merkintätapaa, vaan merkinnät vaihtelevat valmistajakohtaisesti. Merkinnät ovat kuitenkin yleensä selvästi tulkittavissa: Eristemateriaali: Kirjainmerkintä: M = Polyesteri C = Polykarbonaatti P = Polypropyleeni Rakenne: Kirjainmerkintä: M = Metalloitu muovikondensaattori F = Muovikalvokondensaattori Kapasitanssiarvo: Suoraan lukuarvona Esim 100 nf Pikofaradeina Ilmoitetaan ensin lukuarvo ja viimeisenä kerroin Esim: 104 = 10*10e4 pf = 10*10exp(+4-12) F = 10*10e-8 F =100 nf Ilmoitetaan ensin lukuarvo ja kerroin SI-järjestelmän koodein Esim: 100k = 100 * 10e3 pf = 100*10e(+3-12) F = 100*10e-9 F =100 nf Mikrofaradeina 0.1 = 0.1 µf = 100 nf Toleranssi: Suoraan lukuarvona Esim: ± 10 % Prosentteina Esim: * /10/ * = ± 10 % Kirjaintunnuksin M = ± 20 % K = ± 10 % J = ± 5 % H = ± 2,5 % G = ± 2 % F = ± 1 % tai ± 1 pf Jännitteenkesto: Jännitteenä: Esim: 250 V Lukuarvona Esim 250 = 250 V Rasteri ( = johtimien välinen etäisyys ) Lämpötilakerroin Hyväksynnät

4 KERAAMISET KONDENSAATTORIT Keraamiset kondensaattorit jaetaan kolmeen luokkaan. Luokan 3 kondensaattoreita ei juurikaan ole saatavissa. Käytössä ovat luokat 1 ja 2, joiden ominaisuudet, ja samalla myös käyttötarkoitukset, eroavat suuresti. Myös merkintätapa on erilainen. Luokan 1 keraamiset kondensaattorit Yleiset ominaisuudet: r = Pienet häviöt ( = pieni tanδ ) Hyvä tarkkuus ( = Pienet toleranssit ) Lämpötilakerroin pieni ja lineaarinen Kapasitanssi ei juurikaan riipu jännitteestä Pienehkö C x U -tulo Käyttö: Suurtaajuudet Virityspiirit ( Toleranssi ja lämpötilavakavuus hyvät ) Lineaarista lämpötilakerrointa voidaan käyttää myös hyväksi, sen avulla voidaan kompensoida muiden asteiden lämpötilaryömintää. Käytetään sovelluksissa, joissa: Kapasitanssiarvon tulee olla tarkka ja mahdollisten kapasitanssiarvojen muutosten olla määriteltävissä. Häviöiden tulee olla pieniä Lajittelu: Luokan 1 keraamisilla kondensaattoreilla lajittelu perustuu pelkästään lämpötilakertoimen ja sen toleranssin määrittelyyn. Merkintätavat: Värikoodit: Komponentin kotelon väri : Temp. Coeff EIA- Dielectric Colour Code ppm / K designation P100 RED/VIOLET ± 30 M7G NP0 BLACK 0 ± 30 C0G N075 RED - 75 ± 30 U1G N150 ORANGE -150 ± 30 P2G N220 YELLOW ± 30 R2G N330 GREEN ± 60 S2H N470 BLUE ± 60 T2H N750 VIOLET ± 120 U2J N1500 Orange/orange ± 250 P3K

5 EIA -standardin mukaan: Kolme merkkiä, kirjain, numero,kirjain: Lämpötilakertoimen lukuarvo, ppm / K C = 0,0 M = 1,0 P = 1,5 R = 2,2 S = 3,3 T = 4,7 U = 7,5 Lämpötilakertoimen kerroin: 0 = = = = = = = = Kolmas merkki, Lämpötilakertoimen toleranssi, ppm / K G = ± 30 H = ± 60 J = ± 120 K = ± 250 L = ± 500 M = ± 1000 N = ± 2500 IEC -standardin mukaan Kaksi merkkiä, Lämpötilakerroin ja sen toleranssi Lämpötilakerroin, ppm / K A = B = + 30 C = ± 0 H = - 30 L = - 80 P = R = S = T = -470 U = Lämpötilakertoimen toleranssi, ppm / K F = ± 15 G = ± 30 H = ± 60 J = ± 120 K = ± 250 L = ± 500 M = ± 1000 N = ± 2500

6 Luokan 2 keraamiset kondensaattorit Yleiset ominaisuudet: r = Keskinkertaiset häviöt Huono tarkkuus ( = Suuret toleranssit ) Lämpötilakerroin suuri ja epälineaarinen Kapasitanssi riipuuu voimakkasti jännitteestä Suurehko C x U tulo Pienemmän r :n omaavilla paremmat ominaisuudet, kuin suuren r :n omaavilla. Suuresta r :n vaihtelualueesta johtuen myös ominaisuuksissa suuria eroja Käyttö: Erotuskondensaattori Suotokondensaattori Käytetään mm. By-Pass kondensaattorina piirilevyillä Käytetään sovelluksissa, joissa: Kapasitanssiarvon tulee olla riittävä, muttei tarkka Häviöt saavat olla keskinkertaiset Hinnan oltava edullinen Pieni koko Lajittelu: Luokan 2 keraamisilla kondensaattoreilla lajittelu perustuu käyttölämpötila-alueen määrittelyyn ja toleranssiin määritellyllä käyttölämpötila-alueella. Merkintätavat: EIA -standardin mukaan: Kolme merkkiä, kirjain, numero,kirjain: Lämpötila-alueen alaraja: Z = + 10 C Y = - 30 C X = - 55 C Lämpötila-alueen yläraja: 4 = + 65 C 5 = + 85 C 6 = C 7 = C Kolmas merkki, Kapasitanssin poikkeama +25 C lämpötilasta: A = ± 1,0 % B = ± 1,5 % C = ± 2,2 % D = ± 3,3 % E = ± 4,7 % F = ± 7,5 % P = ± 10 % R = ± 15 % S = ± 22 % T = +22/-33 % U = +22/-56 % V = +22/-82 %

7 IEC -standardin mukaan Kolme merkkiä, Numero, Kirjain, Numero: Luokituksen tunnus: 2 = Luokan 2 keraaminen kondensaattori Kapasitanssin poikkeama +20 C lämpötilasta: A = ± 5 % B = ± 10 % C = ± 20 % D = +20/-30 % E = +20/-55 % F = +30/-80 % Kolmas merkki, Lämpötila-alue: 1 = - 55 C C 2 = - 55 C + 85 C 3 = - 40 C + 85 C 4 = - 25 C + 85 C 5 = - 10 C + 70 C 6 = + 5 C + 70 C LINKIT : Kondensaattorit By-Pass kondensaattorit Kondensaattorin ja Kelan toiminta Kondensaattorin valintaperusteet Kondensaattorin valinta