Керамические конденсаторы против электролитических алюминиевых и танталовых

Опубликовано 21.08.2010 Ведущий Антон Степанов

При выборе типа конденсатора необходимо учитывать принципиальные различия между этими группами деталей, делающие, в большинстве случаев, бессмысленными замены электролитического конденсатор с определённым номиналом и напряжением на керамический конденсатор аналогичного номинала и напряжения. Рассмотрим коротко основные причины этого. Частотные свойства конденсаторов определяет зависимость их импеданса и эквивалентного последовательного сопротивления от частоты. Существенная разница в импедансе керамических конденсаторов на частотах выше 1 кГц с алюминиевыми электролитическими и свыше 10 Гц с танталовыми конденсаторами позволяет в некоторых случаях использовать для сглаживания пульсаций напряжения номиналы меньшей ёмкости для получения аналогичного эффекта. Здесь приведены данные, характеризующие разницу в величине сглаживания паразитных синусоидальных пульсаций различных частот конденсаторами разного типа, но одинаковой ёмкости, равной 10 мкФ. Таким образом, для обеспечения одинакового с танталовым конденсатором в 10 мкФ уровня подавления пульсаций частотой 1 МГц можно использовать керамический конденсатор ёмкостью 1,0-2,2 мкФ. Теперь рассмотрим сравнительные кривые разогрева конденсаторов токами пульсации различной частоты. Низкое эквивалентное последовательное сопротивление и связанные с ним малые потери позволяют значительно сильнее нагружать керамические конденсаторы, нежели электролитические, не вызывая при этом критического для детали разогрева, несмотря на их значительно более скромные габаритные размеры. Ещё одним немалым плюсом керамических конденсаторов является их способность выдерживать кратковременные высокие напряжения перегрузки, многократно превышающие номинальные. Посмотрим на сравнительные характеристики напряжения пробоя для различных типов конденсаторов по результатам тестов, проведённых компанией Murata. Кто выбирал сглаживающие конденсаторы для импульсных источников питания, знает, как это важно, ибо в моменты запуска и выключения в них могут генерироваться импульсы амплитудой до нескольких значений выходного напряжения, вынуждая использовать электролитические конденсаторы с большим запасом по напряжению. Теперь несколько слов о грустном. При всех своих достоинствах, керамические конденсаторы большой ёмкости производятся с использованием диэлектриков типа X7R/X5R и Y5V. Их отличительной особенностью является сильная зависимость диэлектрической проницаемости, а с ней и ёмкости, от температуры и приложенного напряжения. При достаточно жёстких требованиях к стабильности номинала, например, во времязадающих цепях или при развязке постоянной и переменной составляющих, на замену электролитическим конденсаторам можно рекомендовать только керамические с диэлектриком X7R, который может оказаться ещё более интересным, если принять во внимание его допустимый диапазон рабочих температур -55: +125°С, позволяющий ему найти применение как в аппаратуре, рассчитанной на работу на улице в условиях севера, так и в автомобильной технике, с её жёсткими требованиями к сохранению работоспособности при высоких температурах. Однако для сглаживающего конденсатора стабильность номинала не является критическим параметром. Поэтому можно рассчитывать и на высокую востребованность приборов на основе менее стабильной керамики Y5V, из которой можно получить детали меньшего габарита и стоимости.