Конденсаторы

Конденсатор накапливает заряд и отдает его обратно в цепь, поэтому стоит по питанию почти каждой микросхемы, в фильтрах, времязадающих цепях и схемах развязки. В разделе собраны керамические, алюминиевые электролитические, танталовые, пленочные и полимерные конденсаторы, ионисторы и конденсаторные сборки от Murata, TDK, Samsung, Panasonic, Vishay, Nichicon, KEMET и других производителей.

Семейства и где они уместны

Тип	Типовая емкость	Сильная сторона	Слабое место
Керамические	от единиц пикофарад до десятков микрофарад	Компактность, низкое ESR, не стареют	Емкость падает под напряжением и от температуры
Алюминиевые электролитические	от единиц до тысяч микрофарад	Большая емкость за небольшие деньги	Высыхают, боятся нагрева, полярные
Полимерные алюминиевые	десятки и сотни микрофарад	Низкое ESR и долгий ресурс	Дороже обычных электролитов
Танталовые	от долей до сотен микрофарад	Стабильность и малые габариты	Не прощают переполюсовки и бросков тока
Пленочные	от нанофарад до десятков микрофарад	Высокое напряжение, малые потери	Крупный корпус
Ионисторы	от долей фарады и выше	Держат питание при пропаданиях сети	Низкое рабочее напряжение, большой ток утечки

Ключевые параметры

1. Емкость и допуск. У керамики допуск зависит от класса диэлектрика и может достигать десятков процентов.
2. Рабочее напряжение. В цепь 12 В ставят конденсатор минимум на 16 В, а лучше на 25 В: запас напрямую влияет на ресурс.
3. Эквивалентное последовательное сопротивление ESR. Чем оно ниже, тем лучше конденсатор гасит пульсации в импульсных источниках и тем меньше греется.
4. Допустимый ток пульсаций. Ключевой параметр для фильтров питания: превышение ведет к перегреву и быстрой деградации.
5. Класс диэлектрика у керамики. Обозначения вроде C0G, X7R и Y5V говорят о стабильности: C0G почти не меняет емкость, X7R держится в разумных пределах, а Y5V может потерять большую часть емкости на краях диапазона.
6. Температурный диапазон. Для улицы и автомобиля нужны серии от минус 40 градусов.

У керамических конденсаторов есть эффект, о котором забывают чаще всего: реальная емкость падает при приложенном напряжении. Деталь на 10 мкФ и 16 В в цепи 12 В может показать заметно меньше паспортной емкости, и фильтр перестанет справляться. Поэтому для питания берут запас по напряжению вдвое и проверяют график зависимости емкости от напряжения в документации.

Как выбрать

Начните с задачи. Для развязки по питанию микросхемы нужен керамический конденсатор небольшой емкости рядом с выводом. Для сглаживания пульсаций после выпрямителя берут электролит или полимерный с запасом по току пульсаций. Для времязадающих и аналоговых цепей важна стабильность, здесь работают пленочные и керамика класса C0G. Для удержания питания при кратковременных пропаданиях ставят ионистор.

Подробный разбор семейств с примерами есть в статье Конденсаторы: виды, характеристики и как выбрать. Как читать коды на корпусе, разобрано в материале Маркировка конденсаторов, а проверка исправности и измерение ESR в инструкции Как проверить конденсатор мультиметром.

Частые вопросы

Почему конденсатор вздулся?
Это признак перегрева или работы за пределами допустимого тока пульсаций. Внутри электролита растет давление, и предохранительная насечка на крышке вскрывается. Такую деталь меняют сразу, а заодно проверяют, почему она грелась.

Можно ли поставить конденсатор большей емкости?
В фильтрах питания обычно да, это даже улучшит сглаживание, но вырастет пусковой ток при включении. А вот в времязадающих и частотных цепях емкость менять нельзя, изменится вся работа схемы.

Чем опасна переполюсовка?
Электролитические и танталовые конденсаторы полярны. При обратном включении оксидный слой разрушается, деталь греется и может выйти из строя со вскрытием корпуса. Керамические и пленочные полярности не имеют.

Что такое ESR и когда оно важно?
Это внутреннее сопротивление конденсатора. В импульсных преобразователях именно оно определяет уровень пульсаций и нагрев. Для таких цепей берут серии с пометкой Low ESR или полимерные конденсаторы.

Для фильтрации высокочастотного шума конденсаторы работают в паре с ферритовыми бусинами, а в обвязке преобразователей вместе с дросселями и микросхемами управления питанием. Как выбрать между линейным и импульсным решением, разобрано в статье Стабилизаторы напряжения.