Пленочные конденсаторы широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре благодаря ряду уникальных свойств. Рассмотрим подробно устройство, особенности и области использования этих полезных электронных компонентов.
Конструкция пленочных конденсаторов
Пленочный конденсатор представляет собой конструкцию, в которой диэлектрик выполнен в виде пленки из полимерных материалов. В качестве электродов используется металлизированная пленка, нанесенная непосредственно на диэлектрик, или отдельные слои металлической фольги.
Существуют два основных типа пленочных конденсаторов:
- Металлопленочные, у которых обкладки выполнены в виде металлизированной пленки.
- Фольговые, у которых в качестве обкладок используется металлическая фольга.
Металлопленочные конденсаторы обладают меньшими габаритами, однако их электрические свойства несколько хуже по сравнению с фольговыми.
Особенности конструкций пленочных конденсаторов
В простейшем случае полученная заготовка пленочного конденсатора скручивается в рулон. Такая конструкция проста в изготовлении, но имеет высокую паразитную индуктивность.
Для применения в высокочастотных цепях пленочные конденсаторы изготавливаются в виде многослойных прессованных пакетов. Это позволяет значительно уменьшить паразитную индуктивность за счет параллельного соединения большого количества конденсаторов.
Существуют также гибридные технологии, сочетающие металлизированную пленку и фольгу. Такие конструкции обеспечивают оптимальный баланс параметров.
Преимущества пленочных конденсаторов
Главным достоинством пленочных конденсаторов является их способность к самовосстановлению после локальных пробоев диэлектрика. Этот эффект обусловлен особенностями конструкции.
При перенапряжении в тонкой диэлектрической пленке может возникнуть сквозной пробой. Через образовавшийся канал начинает протекать ток, который разогревает и испаряет металлизированную пленку электрода в месте пробоя. В результате пробой ликвидируется и диэлектрические свойства восстанавливаются.
Таким образом, пленочные конденсаторы способны выдерживать перенапряжение значительно выше номинального, что делает их незаменимыми в импульсных и высоковольтных цепях.
Материалы диэлектрика
Пленочные конденсаторы могут изготавливаться на основе различных полимерных пленок. Наиболее распространены следующие материалы диэлектрика:
- Полипропилен
- Полиэтилентерефталат (лавсан)
- Полистирол
- Поликарбонат
- Фторопласты
Материал диэлектрика определяет основные электрические характеристики конденсатора. Например, полипропилен обеспечивает высокую стабильность и низкие диэлектрические потери, лавсан имеет самое высокое рабочее напряжение.
Применение пленочных конденсаторов
Благодаря уникальному сочетанию свойств, пленочные конденсаторы находят широкое применение в различных областях радиоэлектроники.
Их используют в высокочастотных цепях, так как они обеспечивают малые диэлектрические потери и низкую паразитную индуктивность. Пленочные конденсаторы незаменимы в импульсных источниках питания благодаря высокой импульсной прочности. Их также применяют в измерительной технике, где требуется высокая стабильность параметров.
Выбор конкретного типа пленочного конденсатора зависит от требований конкретного применения. Грамотный подбор компонентов позволяет оптимизировать характеристики изделия.
Достоинства и недостатки металлопленочных конденсаторов
Металлопленочные конденсаторы, как уже было сказано, отличаются меньшими габаритами по сравнению с фольговыми. Однако у них есть и недостатки.
К достоинствам металлопленочных конденсаторов можно отнести:
- Компактные размеры
- Технологичность изготовления
- Низкая стоимость
К недостаткам относятся:
- Более высокое последовательное сопротивление
- Меньшая механическая прочность электродов
- Худшие электрические характеристики
Маркировка металлопленочных конденсаторов
Маркировка позволяет определить основные параметры металлопленочного конденсатора. Она наносится на корпус изделия.
Пример маркировки: К73-17-630К-Т
Расшифровка:
- К73 - тип диэлектрика (здесь полипропилен)
- 17 - заводской шифр изделия
- 630 - емкость в пикофарадах (здесь 630 пФ)
- K - допуск (здесь ±10%)
- T - категория климатического исполнения
Примеры применения
Рассмотрим несколько примеров использования конкретных типов металлопленочных конденсаторов.
Конденсатор металлопленочный полиэтилентерефталатный емкостью 0,1 мкФ широко используется в качестве развязывающего в цепях низкочастотных усилителей.
Металлопленочный конденсатор 0,1 мкФ на основе полипропилена применяется для фильтрации помех в импульсных источниках питания.
Конденсатор металлопленочный полипропиленовый емкостью 1000 пФ используется в высокочастотных трактах СВЧ устройств.
Технология изготовления
Производство металлопленочных конденсаторов включает следующие основные операции:
- Подготовка полимерной пленки
- Нанесение металлизации на пленку
- Сборка пленочного рулонного блока
- Резка и формовка рулона
- Прессовка пленочного блока
- Установка выводов и герметизация корпуса
- Электрические испытания и маркировка
Для нанесения металлизации чаще всего используют вакуумное напыление или термическое распыление металла.
Контроль качества
Контроль качества является важной частью производства металлопленочных конденсаторов. Он позволяет гарантировать соответствие изделий заявленным электрическим параметрам и требованиям надежности.
На этапе входного контроля проверяется качество используемых материалов - полимерной пленки и металлизации. Контролируются такие параметры, как толщина пленки, шероховатость поверхности, адгезия металлизации.
В процессе производства выполняется операционный контроль - проверка соблюдения технологических режимов, размеров деталей, чистоты поверхностей.
На заключительном этапе проводятся испытания готовых изделий: измерение емкости, тангенса угла потерь, сопротивления изоляции, электрической прочности.
Упаковка и транспортировка
Для защиты от механических воздействий и предотвращения увлажнения металлопленочные конденсаторы упаковываются в индивидуальную тару из картона или пластика. Групповая упаковка производится в коробки из гофрированного картона.
При транспортировке и хранении необходимо соблюдать температурный режим, регламентированный в технических условиях на конкретный тип изделия. Как правило, допустимый диапазон температур составляет -40...+85°С.
Воздействие повышенной влажности и агрессивных сред следует исключить, поскольку это может привести к деградации диэлектрических свойств конденсаторов.
Применение в схемах
При проектировании радиоэлектронной аппаратуры необходимо учитывать особенности включения металлопленочных конденсаторов в электрическую цепь.
Например, для уменьшения индуктивности следует использовать конденсаторы с многослойной структурой электродов. При высоких токах требуются изделия с радиальными выводами.
Важно соблюдать полярность подключения, если конденсатор поляризован. Превышение максимально допустимых напряжения и тока может привести к выходу из строя.
Правила эксплуатации
Для обеспечения надежной работы металлопленочных конденсаторов необходимо придерживаться следующих правил:
- Не превышать предельные значения напряжения и тока
- Исключить попадание влаги внутрь корпуса
- Не допускать механических повреждений выводов и корпуса
- Соблюдать температурные ограничения
При соблюдении этих условий металлопленочные конденсаторы будут сохранять заявленные параметры в течение всего срока службы.
