Как определить емкость SMD конденсатора?
Конденсаторы различаются по видам, их насчитывается всего три:
- Керамические, пленочные и им подобные неполярные не маркируются, но их характеристики легко определяются при помощи мультиметра. Диапазон емкостей от 10 пикофарад до 10 микрофарад.
- Электролитические – производятся в форме алюминиевого бочонка, маркируются, с виду напоминают обычные вводные, но монтируются на поверхности.
- Танталовые – корпус прямоугольный, размеры разные. Цвет выпуска – черный, желтый, оранжевый. Маркируются специальным кодом.
Электролитические компоненты
На таких SMD-компонентах обычно промаркирована емкость и рабочее напряжение. К примеру, это может быть 156v, что будет означать, что его характеристики – 15 микрофарад и напряжение в 6 В.
А может оказаться, что маркировка совершенно другая, например D20475. Подобный код определяет конденсатор как 4.7 мкФ 20 В. Ниже представлен перечень буквенных обозначений совместно с их эквивалентом напряжения:
- е – 2.5 В;
- G – 4 В;
- J – 6.3 В;
- A – 10 В;
- С – 16 В;
- D – 20 В;
- Е – 25 В;
- V – 35 В;
- Н – 50 В.
Полоска, равно как и срез, показывает положение ввода «+».
Керамические компоненты
Маркировка керамических SMD-конденсаторов имеет более широкое количество обозначений, хотя сам код их содержит всего 2–3 символа и цифру. Первым символом, при его наличии, обозначен производитель, второй говорит о номинальном напряжении конденсатора, ну а цифра – емкостный показатель в пкФ.
К примеру, простейшая маркировка Т4 будет означать, что емкость данного керамического конденсатора равна 5.1 × 10 в 4-й степени пкФ.
Таблица обозначений номинального напряжения представлена ниже.
Маркировка танталовых SMD-конденсаторов
Такие элементы типоразмера «а» и «в» маркируются буквенным кодом по номинальному напряжению. Таких букв 8 – это G, J, A, C, D, E, V, T. Каждая буква соответствует напряжению, соответственно – 4, 6.3, 10, 16, 20, 25, 35, 50. За ним следует емкостный код в пкФ, состоящий из трех цифр, последняя из которых будет обозначать число нулей. К примеру, маркировкой Е105 обозначен конденсатор 1 000 000 пкФ = 10 мкФ, а его номинал составит 25 В.
Размеры C, D, E маркируются прямым кодом, подобно коду электролитических конденсаторов.
Основная сложность в в том, что на данный момент, хотя и есть общепринятые правила обозначений, некоторые крупные и известные компании вводят свою систему обозначений и кодов, которая кардинально отличается от общепринятой. Делается это для того, чтобы при ремонте изготовленных ими печатных плат применялись только оригинальные детали и SMD-компоненты.
Назначение резисторов SMD
Пассивный элемент электрической сети, необходимый для ограничения величины тока, протекающего через неё, называется резистором. Схема питания светодиода требует обязательного последовательного включения резистивного компонента.
Название этих деталей имеет приставку SMD (Surface Mounted Device) – английская спецификация, говорящая о миниатюрных размерах. При поверхностном монтаже такие устройства припаиваются непосредственно к контактным площадкам на печатной плате. Такой способ не требует индивидуальных отверстий для выводов. Сами выводы, как таковые, отсутствуют. Тем не менее, обладая маленькими габаритами, такие резистивные элементы не уступают другим аналогам ни в мощности, ни в характеристиках.
Зачем нужна маркировка?
Цель маркировки электронных компонентов – возможность их точной идентификации. Маркировка конденсаторов включает в себя:
- данные о ёмкости конденсатора – главной характеристике элемента;
- сведения о номинальном напряжении, при котором прибор сохраняет свою работоспособность;
- данные о температурном коэффициенте емкости, характеризующем процесс изменения емкости конденсатора в зависимости от изменения температуры окружающей среды;
- процент допустимого отклонения емкости от номинального значения, указанного на корпусе прибора;
- дату выпуска.
Для конденсаторов, при подключении которых требуется соблюдать полярность, в обязательном порядке указывается информация, позволяющая правильно ориентировать элемент в электронной схеме.
Система маркировки конденсаторов, выпускавшихся на предприятиях, входивших в состав СССР, имела принципиальные отличия от системы маркировки, применяемой на тот момент иностранными компаниями.
Универсальная таблица цветов
Для детального изучения данной методики можно рассмотреть отечественный ГОСТ 175-72. По действующим правилам, каждому цвету соответствует определенная цифра. Серебристый и золотой – обозначают десятичные части.
С помощью универсальной таблицы выполняют расшифровку цветовых обозначений
На рисунке показан пример специализированной программы. С помощью подобных калькуляторов упрощается определение номинала. Расчет выполняется автоматически. Чтобы узнать значение в цифровой форме, достаточно сделать отметки в соответствии с расцветкой определенного радиокомпонента.
Стандартные ряды номиналов
Чтобы выбирать серийную продукцию без ошибок, следует напомнить о применении специальных обозначений рядов. Для Е12, например, разрешенное отклонение от номинала составляет не более 10% в сторону увеличения/ уменьшения. Стандартные значения (15; 18; 22 и другие) рассчитаны таким образом, чтобы при максимальной погрешности исключить ошибки. Разница между соседними позициями должна быть от 200% или более, по сравнению с установленным допуском.
Погрешности для других рядов «Е» приведены в следующем перечне (%):
- 192 (0,5);
- 96 (1);
- 48 (2);
- 24 (5);
- 6 (20).
К сведению. Изделия с минимальным отклонением от номинального значения электрического сопротивления маркируют тремя значащими кольцами (цифрами). Дополнительными полосами обозначают множитель и определенный допуск.
Маркировка конденсаторов импортного производства
На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.
Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.
Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.
Цветовая маркировка импортных конденсаторов
Обозначение наименований на таком предмете, как конденсатор, имеет такой же принцип производства, что и на резисторах. Первые полосы на двух рядах обозначают емкость данного устройства в тех же измерительных единицах. Третья полоса имеет обозначение о количестве непосредственных нулей. Но при этом полностью отсутствуют синий окрас, вместо него применяют голубой.
Важно знать, что если цвета идут одинаковые подряд, то между ними целесообразно осуществить промежутки, чтобы было четко понятно. Ведь в другом случае эти полосы будут сливаться в одну
Видео
Впервые столкнувшийся с видом SMD-конденсатора радиолюбитель недоумевает, как же разобраться во всех этих «квадратиках» и «бочонках», если на некоторых вообще отсутствует маркировка, а если и есть таковая, то и не поймешь, что же она обозначает. А ведь хочется идти в ногу со временем, а значит, придется разобраться все-таки, как определить принадлежность элемента платы, отличить один компонент от другого. Как оказалось, все же различия есть, и маркировка, хотя и не всегда и не на всех конденсаторах, дает представление о параметрах. Есть, конечно, SMD-компоненты и без опознавательных знаков, но обо всем по порядку. Для начала следует понять, что же представляет собой этот элемент и в чем его задача.
Работает такой компонент следующим образом. На каждую из двух пластинок, расположенных внутри, подаются разноименные заряды (полярность их разнится), которые стремятся один к другому согласно законам физики. Но «проникнуть» на противоположную пластину заряд не может по причине того, что между ними диэлектрическая прокладка, а следовательно, не найдя выхода и не имея возможности «уйти» от близлежащего противоположного полюса, накапливается в конденсаторе до заполнения его емкости.
Маркировка конденсаторов
Конденсаторы цифровой, буквенно-цифровой и цветовой маркировкой. Цифровая маркировка используется на деталях малого размера. Это СМД тип, плёночные и полимерные. Три или четыре цифры указывают ёмкость. Если нужна иная информация, искать надо в справочниках или даташитах.
Маркировка конденсаторов не стандартизована
На корпусах побольше могут быть указаны и другие важные параметры. Но их расположение и способ маркировки не стандартизирован. Например, в первой строчке может быть указан номинал. А может — отклонение или логотип/название фирмы. В первой строчке может стоять и номинальное напряжение и температурный коэффициент. Так что надо смотреть не только на цифры, но ещё и на единицы измерения.
Параметры могут быть указаны в любом порядке
Какие параметры могут быть указаны в маркировке
Для конденсаторов важны три параметра:
- ёмкость;
- номинальное (рабочее) напряжение;
- допуск по отклонению ёмкости.
С первыми двумя всё ясно. Вот только стоит заметить, что на некоторых конденсаторах номинальное напряжение может быть не указано. Если предполагается высокое напряжение, надо смотреть в данных производителя.
Немного о параметрах
Про два последних параметра (мощность и допуск) стоит сказать пару слов. Допуск в характеристиках конденсаторов — это допустимое/возможное отклонение ёмкости от указанного номинала. Есть виды с малым допуском — в несколько процентов, есть с больши́м — до 20%. Заменить конденсатор с малым допуском на аналог по ёмкости и напряжению, но более высоким допуском можно далеко не всегда. Такое допустимо только в бытовой технике. И то, только там, где величина заряда не слишком критична. Но лучше искать замену с аналогичным допуском.
| Кодировка допустимого отклонения емкости | Допуск % |
|---|---|
| E | 0.005 |
| L | 0.01 |
| P | 0.002 |
| W | 0.005 |
| B | 0.1 |
| C | 0.25 |
| D | 0.5 |
| F | 1 |
| G | 2 |
| H | 2.5 |
| J | 5 |
| K | 10 |
| M | 20 |
| N | 30 |
| Q | -10 … +30 |
| T | -10…+50 |
| S | -20…+50 |
| Z | -20…+80 |
Часто бывает так, что периодически «вылетает» конденсатор на одном и том же месте. По нашей логике хочется заменить его на элемент с больши́м напряжением. Но здесь может быть 2 варианта. Во-первых: в цепи имеют место скачки напряжения превышающие номинальное напряжение детали. Во-вторых, не учтена реактивная мощность конденсатора, если он работает в высокочастотных цепях.
По большей части параметр мощности не указывают и найти его можно в спецификации на деталь. Им обычно пользуются узкие специалисты.
Ещё может быть указан температурный коэффициент — ТКЕ, но он ставится далеко не во всех случаях. Он отображает изменение ёмкости в зависимости от температуры элемента. Обычно проставляется, если есть значительная зависимость. Если изменения незначительны, их просто опускают. Многие параметры легко узнавать имея тестер радиоэлементов.
Маркировка конденсаторов импортного производства
На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.
Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.
Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.
Цветовая маркировка импортных конденсаторов
Обозначение наименований на таком предмете, как конденсатор, имеет такой же принцип производства, что и на резисторах. Первые полосы на двух рядах обозначают емкость данного устройства в тех же измерительных единицах. Третья полоса имеет обозначение о количестве непосредственных нулей. Но при этом полностью отсутствуют синий окрас, вместо него применяют голубой.
Важно знать, что если цвета идут одинаковые подряд, то между ними целесообразно осуществить промежутки, чтобы было четко понятно. Ведь в другом случае эти полосы будут сливаться в одну
Виды и маркировка
Конденсаторы классифицируются по группам, в зависимости от вида диэлектрика, применяемого между обкладками, а также по предназначению.
Классификация по диэлектрику:
- вакуумные;
- газовые;
- электролитические и оксидно-полупроводниковые;
- керамические.
По назначению устройства делятся:
- с постоянной емкостью для построения различных цепей или в качестве фильтра;
- с переменной для изменения емкости, например, в колебательном контуре радиоприемника или другой частотной аппаратуры;
- подстроечные для коррекции емкости основного конденсатора при сборке и калибровке оборудования и приборов.
На корпусе вид обычно не указывается, так как для этого просто не хватает места. В устаревших моделях это отображалось в буквенной маркировке. Первая буква «К» означала конденсатор, а вторая − материал диэлектрика. Например, КК – конденсатор керамический.
С развитием технологий такой способ утратил способность отображать весь ряд моделей, поэтому была разработана новая система цифровой маркировки, в которой цифра означала группу принадлежности. Для расшифровки группы пользовались таблицами, которые также уже устарели.
В маркировке современных моделей отображается только емкость, допуски по отклонению и максимально допустимое напряжение, а иногда − производитель или торговая марка. Вид указывается в сопроводительной документации и на упаковке. При этом смысл цифровой классификации по группам был утерян.
Различить какой конденсатор можно еще по его внешнему виду. Электролитические имеют цилиндрическую форму, в них обкладки и диэлектрическая прослойка выполнена в виде ленты и смотана в рулон, поэтому и форма соответствующая.
Керамические имеют плоскую форму в виде таблетки или параллелепипеда. Модели с переменной емкостью оснащаются поворотной ручкой или имеют управляющий контакт – третью ножку. В подстрочных предусматривается шлиц для регулировки отверткой.
Тантал способствовал прогрессу
С самого зарождения радиоэлектроники велись исследования, которые были направлены на уменьшение размеров конструктивных элементов. Основное направление в этом вопросе — это увеличение рабочей частоты сигнала. Если сравнить два силовых трансформатора с частотой работы 50 и 400 Гц, то второй примерно в 8 раз меньше по размерам, чем первый.
Устаревшие конструкции конденсаторов представляют собой свернутые рулоны тонкой фольги из алюминия, которые помещаются в электролит. Достижение большой емкости было возможно только за счет увеличения размеров самого элемента. Еще один недостаток такой конструкции — это большая паразитная индуктивность при работе на частотах 100 кГц и выше.
Прорыв в производстве конденсаторов большой емкости и малого размера был достигнут при использовании тантала. Этот редкоземельный металл дороже золота и его добыча довольно сложная, но требуется его для изготовления одного элемента очень мало — не более нескольких микрограммов. Постепенно танталовые электролитические конденсаторы вытеснили устаревшие на основе алюминиевой фольги, так как их производство усовершенствовалось, а стоимость стала довольно низкой.
Как маркируются большие конденсаторы
Чтобы правильно прочитать технические характеристики устройства, необходимо провести определенную подготовку. Начинать изучение нужно с единиц измерения. Для определения емкости применяется специальная единица – фарад (Ф). Значение одного фарада для стандартной цепи представляется слишком большим, поэтому маркировка бытовых конденсаторов осуществляется менее крупными единицами измерения. Чаще всего используется mF = 1 мкф (микрофарад), что составляет 10-6 фарад.
При расчетах может применяться внемаркировочная единица – миллифарад (1мФ), имеющая значение 10-3 фарад. Кроме того, обозначения могут быть в нанофарадах (нФ) равных 10-9 Ф и пикофарадах (пФ), составляющих 10-12 Ф.
Нанесение маркировки емкости конденсаторов с большими размерами осуществляется прямо на корпус. В некоторых конструкциях маркировка может отличаться, но в целом, необходимо ориентироваться по единицам измерения, которые упоминались выше.
Обозначения иногда наносятся прописными буквами, например, MF, что на самом деле соответствует mF – микрофарадам. Также встречается маркировка fd – сокращенное английское слово farad. Поэтому mmfd будет соответствовать mmf или пикофараду. Кроме того, существуют обозначения, включающие число и одну букву. Такая маркировка выглядит как 400m и применяется для маленьких конденсаторов.
В некоторых случаях возможно нанесение допусков, которые являются допустимым отклонением от номинальной емкости конденсатора. Данная информация имеет большое значение, когда при сборке отдельных видов электрических цепей могут потребоваться конденсаторы с точным значением емкости. Если в качестве примера взять маркировку 6000uF + 50%/-70%, то значение максимальной емкости составит 6000 + (6000 х 0,5) = 9000 мкФ, а минимальной 1800 мкФ = 6000 — (6000 х 0,7).
При отсутствии процентов, необходимо отыскать букву. Обычно она располагается отдельно или после числового обозначения емкости. Каждой букве соответствует определенное значение допуска. После этого можно приступать к определению номинального напряжения.
При больших размеров корпуса конденсатора, маркировка напряжения обозначается числами, за которыми расположены буквы или буквенные сочетания в виде V, VDC, WV или VDCW. Символы WV соответствуют английскому словосочетанию WorkingVoltage, что в переводе означает рабочее напряжение. Цифровые показатели считаются максимально допустимым напряжением конденсатора, измеряемым в вольтах.
При отсутствии на корпусе устройства какого-либо обозначения, указывающего на напряжение, такой конденсатор должен использоваться только в низковольтных цепях. В цепи переменного тока следует использовать устройство, предназначенное именно для этих целей. Нельзя применять конденсаторы, рассчитанные на постоянный ток, без возможности преобразования номинального напряжения.
Следующим этапом будет определение положительных и отрицательных символов, указывающих на наличие полярности. Определение плюса и минуса имеет большое значение, поскольку неправильное определение полюсов может привести к короткому замыканию и даже взрыву конденсатора. При отсутствии специальных обозначений, подключение устройства может быть выполнено к любым клеммам, независимо от полярности.
Обозначение полюсов иногда наносится в виде цветной полосы или кольцеобразного углубления. Такая маркировка соответствует отрицательному контакту в электролитических алюминиевых конденсаторах, своей формой напоминающих консервную банку. В танталовых конденсаторах с очень маленькими размерами эти же обозначения указывают на положительный контакт
При наличии символов плюса и минуса цветовую маркировку можно не принимать во внимание
Цифровая маркировка
Цифровая маркировка ставится на корпусах малого размера. Обычно используется три или четыре цифры, но можно встретить и пять, на специализированных деталях. Три и четыре включают в себя номинал и множитель.
Три цифры
Три цифры в маркировке конденсаторов — это ёмкость и множитель. Первые две — это номинал, а последняя — степень в которую надо возвести. Например, маркировка цифры 225 обозначает — 22 ёмкость, третья цифра 5, это множитель. Итого 22*105 — в микрофарадах результат 2,2 мкФ.
Множитель 9 используется при обозначении ёмкости менее 10 пФ. Например, 209, ёмкость составит 2 пФ.
Рассмотрим ещё один пример маркировки конденсаторов из трёх цифр — 104. И снова, ёмкость 10, степень — 4. Это значит, что номинал этого конденсатора 10*104, что составляет 100000 пФ или 100 нФ или 0,1 мкФ.
| Маркировка | Емкость в микрофарадах (мкФ) | Емкость в нанофарадах (нФ) | Емкость в пикофарадах (пФ) |
|---|---|---|---|
| 109 | 0,000001 | 0,001 | 1,0 |
| 159 | 0,0000015 | 0,0015 | 1,5 |
| 229 | 0,0000022 | 0,0022 | 2,2 |
| 339 | 0,0000033 | 0,0033 | 3,3 |
| 479 | 0,0000047 | 0,0047 | 4,7 |
| 689 | 0,0000068 | 0,0068 | 6,8 |
| 100 | 0,00001 | 0,01 | 10 |
| 150 | 0,000015 | 0,015 | 15 |
| 220 | 0,000022 | 0,022 | 22 |
| 330 | 0,000033 | 0,033 | 33 |
| 470 | 0,000047 | 0,047 | 47 |
| 680 | 0,000068 | 0,068 | 68 |
| 101 | 0,0001 | 0,1 | 100 |
| 151 | 0,00015 | 0,15 | 150 |
| 221 | 0,00022 | 0,22 | 220 |
| 331 | 0,00033 | 0,33 | 330 |
| 471 | 0,00047 | 0,47 | 470 |
| 681 | 0,00068 | 0,68 | 680 |
| 102 | 0,001 | 1 | 1000 |
| 152 | 0,0015 | 1,5 | 1500 |
| 222 | 0,0022 | 2,2 | 2200 |
| 332 | 0,0033 | 3,3 | 3300 |
| 472 | 0,0047 | 4,7 | 4700 |
| 682 | 0,0068 | 6,8 | 6800 |
| 103 | 0,01 | 10 | 10000 |
| 153 | 0,015 | 15 | 15000 |
| 223 | 0,022 | 22 | 22000 |
| 333 | 0,033 | 33 | 33000 |
| 473 | 0,047 | 47 | 47000 |
| 683 | 0,068 | 68 | 68000 |
| 104 | 0,1 | 100 | 100000 |
| 154 | 0,15 | 150 | 150000 |
| 224 | 0,22 | 220 | 220000 |
| 334 | 0,33 | 330 | 330000 |
| 474 | 0,47 | 470 | 470000 |
| 684 | 0,68 | 680 | 680000 |
| 105 | 1,0 | 1000 | 1000000 |
Цветовая кодировка керамических конденсаторов.
На корпусе конденсатора, слева — направо, или сверху — вниз наносятся цветные полоски.
Как правило, номинал емкости оказывается закодирован первыми тремя полосками. Каждому цвету, в первых двух полосках,соответствует своя цифра: черный — цифра 0; коричневый — 1; красный — 2; оранжевый — 3; желтый — 4; зеленый — 5; голубой — 6; фиолетовый — 7; серый — 8; белый — 9. Таким образом, если например, первая полоска коричневая а вторая желтая, то это соответствует числу -14. Но это число не будет величиной номинальной емкости конденсатора, его еще необходимо умножить на множитель, закодированный третьей полоской.
В третьей полоске цвета имеют следующие значение: оранжевый — 1000; желтый — 10000; зеленый — 100000. Допустим, что цвет третьей полоски нашего конденсатора — желтый. Умножаем 14 на 10000, получаем емкость в пикофарадах -140000, иначе, 140 нанофарад или 0,14 микрофарад. Четвертая полоска обозначает допустимые отклонения от номинала емкости(точность), в процентах: белый — ± 10 %; черный — ± 20%. Пятая полоска — номинальное рабочее напряжение. Красный цвет — 250 Вольт, желтый — 400.
Правила расшифровки маркировки
Сначала разберемся с цифровой маркировкой конденсаторов. Ели устройство имеет маленькие размеры, то для указания емкости используется стандарт EIA. При наличии в коде только двух цифр, после которых следует буква, их значение соответствует номинальной емкости. Третья цифра в коде представляет собой множитель нуля. Если она находится в диапазоне от 0 до 6, то к первым двум цифрам необходимо добавить соответствующее количество нулей. Скажем, обозначение «463» равно 46*103.
Единицы измерения зависят от размеров устройства, и для маленьких это — пикофарады. В остальных случаях принято использовать микрофарады. Когда цифровое обозначение будет расшифровано, необходимо переходить к буквам. Когда они расположены в составе первых двух символов, то используется один из 2 способов:
- Буква «R» заменяет запятую — надпись 3R2 соответствует емкости в 3,2 пикофарады.
- Буква «р» используется в качестве десятичной запятой — р60 соответствует 0,6 пикофарадам. Буквы «n» и «m» выполняют аналогичную задачу, но соответствуют нано- и микрофараде.
Когда может помочь онлайн-калькулятор
Также может использоваться и смешанная маркировка конденсаторов, расшифровка которой проводится похожим образом. Однако первая буква в этом случае указывает на минимальную рабочую температуру элемента. Затем следует номинальная емкость устройства и показатели предельных отклонений. На совсем маленьких устройствах может быть нанесен цветовой код. В такой ситуации вам может помочь расшифровать маркировку конденсаторов калькулятор онлайн. Это позволит сэкономить массу времени.
Виды SMD конденсаторов
Разбираться в видах конденсаторов, монтирующихся методом поверхностного закрепления, необходимо каждому радиолюбителю. Такие изделия могут отличаться не только по емкости, но и по напряжению, поэтому игнорирование условий использования деталей может привести к тому, что они выйдут из строя.
Вам это будет интересно Особенности источников тока
Электролитические компоненты
Электролитические SMD конденсаторы не отличаются принципиально от стандартных изделий. Такие электронные компоненты наиболее часто представляют собой бочонки, в которых под алюминиевым корпусом располагается скрученный в цилиндр тонкий металл, а между ним твердый или жидкий электролит.
Электролитические SMD конденсаторы
Основное отличие такой детали от стандартного электролитического элемента заключается в том, что его контакты закреплены на плоской диэлектрической подложке. Такие изделия очень надежны в эксплуатации, особенно удобны в том случае, когда необходимо установить новое изделие при минимальных временных затратах
Кроме этого, во время пайки изделие не перегревается, что очень важно для электролитических конденсаторов
Керамические компоненты
В керамических элементах в качестве диэлектрика применяется фарфор либо аналогичные неорганические материалы. Основное достоинство таких изделий заключается в устойчивости к высоким температурам и возможности производства изделий крайне малых размеров.
Важно! SMD конденсаторы керамического типа также устанавливаются методом пайки на печатную плату. Визуально такой элемент, как правило, напоминает небольшой кирпичик, к которому с торцов припаиваются контактные площадки
Визуально такой элемент, как правило, напоминает небольшой кирпичик, к которому с торцов припаиваются контактные площадки.
Керамические SMD конденсаторы
В отличие от радиодеталей стандартных размеров SMD элементы небольшого размера вначале приклеивают к плате, а уже потом припаивают выводы. На производстве керамические изделия этого типа устанавливаются специальными автоматами.
Маркировка танталовых SMD конденсаторов
Танталовые SMD конденсаторы устойчивы к повышенным механическим нагрузкам. Такие изделия также могут быть изготовлены в виде небольшого параллелепипеда, к которому с боковых сторон припаиваются контактные выводы. Тантал представляет собой очень прочный металл, обладающий высокими показателями пластичности. Фольга из этого материала может иметь толщину в сотые доли миллиметра.
К сведению! Благодаря наличию определенных физических свойств на основе тантала удается изготовить радиодетали высочайшей точности.
Танталовые конденсаторы
Танталовые конденсаторы, как правило, имеют небольшие размеры корпуса, поэтому нанести полную маркировку на изделия, выполненные в корпусе типоразмера «А», не всегда представляется возможным. Зная особенности обозначения радиодеталей этого типа, можно легко определить номинал изделия. Максимально допустимое напряжение в вольтах для танталовых изделий обозначается латинскими буквами:
- G — 4;
- J — 6,3;
- A — 10;
- C — 16;
- D — 20;
- E — 25;
- V — 35;
- T — 50.
Обратите внимание! Емкость изделий указывается в микрофарадах после буквы «μ», а положительный контакт — жирной линией
Конденсаторы SMD — керамическое зло, бомба замедленного действия
А ведь так хорошо начинался день, солнечное утро, я с чашечкой ароматного кофе поедаю яишенку, ничто не предвещает беды.
Возвращаюсь с кухни в благостном настроении, и тут вам здрасте — монитор показывает черный экран, а в воздухе витает такой знакомый запах электронной гари. Включать системник уже не стал, ибо блок питания ушел в защиту, не будем усугублять ситуацию. Разбираю компутатор, вынимаю свою боевую подругу — видеокарту GTX 1080 от Gigabyte. А там оно самое, в очередной раз бахнула маленькая и подлая «петарда».
С нехорошим предчувствием достаю мультиметр. Снимаю дроссель с нагрузки. Так и есть, на памяти «коза», на кп видеочипа тоже короткое замыкание. Фаза питания вся в копоти, текстолит в труху, а сам виновник торжества разлетелся на маленькие осколки. Экономная компания Гигабайт естественно не поставила дешевый плавкий предохранитель. В итоге имеем неисправную память, мертвый GPU, обугленную фазу питания и дырку в плате. Из-за двух копеечных деталек дорогостоящая видеокарта оправляется в утиль. И ладно бы красотка погибла в бою, добывая цифровую валюту, так нет же: позорно скопытилась, показывая рабочий стол.
Вот так они и бахают, невзначай.
реклама
Это и было той последней каплей, побудившей написать меня эту статью. Проблема с SMD конденсаторами есть, существует давно и она не решается. Уже не первая видеокарта сгорает у меня подобным образом, бывали и матплаты. Причем бахнуть может как в нагрузке, так и в полном простое, при этом отработав без проблем пару лет. Сообразительный читатель заметит, ну отнесешь же устройство по гарантии, вернешь свои кровные. Но как бы не так — «электротермические повреждения» ставят жирный крест на этих планах, во всем виноват пользователь, и гарантия пролетает как фанера над Парижем. Очень удобно для производителя, запланированное устаревание, кто знаком с этой теорией заговора?
На любой плате — море их
реклама
Справедливости ради, нужно отметить, что и старшие братья smd конденсаторов (конденсаторы электролитические) тоже подвержены проблемам. И эти проблемы, в отличие от SMD, видны невооруженным глазом. То их вздует, то наоборот попустит и вогнет днище, а бывает и зальют все в округе своим электролитом. Электролит, кстати, очень хорошо разъедает на плате контакты и дорожки. А если на кондер внезапно придет повышенное напряжение, он может стартануть с платы, что твоя ракета, снося все на своем пути. Результат один — происходит потеря емкости, возрастает ESR, а устройство полностью не работает либо жутко глючит. Но они хоть не уходят в короткое замыкание, по крайней мере у меня таких случаев не было, и девайс после замены конденсаторов продолжает свою жизнь.
Типичные проблемы электролитов — анорексия, беременность, критические дни
К счастью на современных видеокартах и матплатах уже практически не используют классические электролитические конденсаторы. Их заменили конденсаторы с полимерным электролитом, что значительно добавило надежности, выходят из строя они крайне редко. А вот в блоках питания никуда не денешься, приходится использовать злектролитическую классику. Там нужны большие емкости в фильтрации шин напряжений, на входе в блоке APFS опять же, полимеры такого выдать не могут. Так что и бп в зоне риска, даже самых именитых производителей.
реклама
Конденсаторы с полимерным электролитом
Еще была такая гадость, как конденсаторы Proadlizer, разработанные компанией NEC по инновационной технологии. Славились они возможностью эффективной работы на высоких частотах, а также отказом в 99% случаев через год — два работы. Их любили ставить по питанию процессора ноутбука, а так же в видеокарты и консоли прежних лет. Девайс начинал рандомно зависать и перезагружаться, демонстрируя признаки плавающей неисправности. Лечилось это безобразие заменой NEC на танталы. А вот танталовые конденсаторы весьма надежны, работают десятки лет без потери емкости и ESR, стойки к высоким температурам. Их вы обязательно увидите на современных видеокартах и матплатах.
Те самые NEC Proadlizer с сюрпризами
Но вернемся к нашим маленьким друзьям, керамическим SMD конденсаторам. Так как они не могут иметь большую емкость, по причине своих скромных размеров, производитель вынужден их ставить на устройство в огромном количестве. Чтобы они суммарно набирали емкость при параллельном подключении. Стоят они в основном в различных цепях питания, в качестве фильтрующих элементов, для подавления бросков напряжения и пульсаций. А паразитных пульсаций на тех же видеокартах с избытком, от работы импульсных преобразователей напряжения. Чем больше smd конденсаторов на плате, тем выше вероятность того, что один из них пустит в прекрасный момент «фазу на ноль». При коротком замыкании в smd конденсаторе, фазы питания мгновенно уходят в перегрузку, защита по току не успевает сработать. Мосфеты фаз разогреваются до критических температур, в свою очередь уже их пробивает в короткое и 12 вольт как есть (вместо 1в — 1,2в) поступают прямиком в видеочип или процессор. Естественно чипу хана от такого перфоманса.
До хрустящей корочки
Далее, если блок питания все еще не ушел в защиту, начинает прогорать текстолит, происходит межслойное замыкание. Если блок питания достаточно мощный, или у него неисправен супервизор по защите, видеокарта может гореть достаточно долго. Пока ее не приедут тушить пожарные, вместе с квартирой. Банальные плавкие предохранители в большинстве видях и матерей производитель не ставит. Может экономит копейки, а может так и было задумано. А ведь они могли бы купировать проблему в зародыше и не доводить дело до фатальных последствий.
Все такое маленькое и ненадежное
Как избежать данных проблем рядовому пользователю? Да к сожалению никак, рассматривать перед каждым включением свою карту в микроскоп не представляется возможным. Да и не всегда визуально видно, что кондер на подходе. Проблема, как мне видится, в самом устройстве smd элемента. Слишком маленькие расстояния между электродами, слишком тонкий слой диэлектрика. Перепады температуры, механическое повреждение, недостаточное качество изготовления — все это может в любой момент вызвать пробой элемента. Тут только или менять технологию производства или вводить жесточайший контроль качества. А пока мы так и будем гореть синим пламенем, с отказами по гарантии.
SDM конденсаторы без маркировки
Очень многие начинающие радиолюбители сталкиваются с проблемой определения характеристик таких накопительных устройств, как смд конденсаторы. Имеющие небольшой размер и используемые при такой технологии установки, как поверхностный монтаж, эти компоненты многих печатных плат имеют маркировку, отличающуюся от той, которая используется у более крупных аналогов для сквозного монтажа. В данной статье будут рассмотрены основные виды данных радиодеталей, их обозначение и его расшифровка.
Виды SMD-конденсаторов
Все используемые для поверхностного монтажа накопительные устройства бывают трех основных видов: керамические, электролитические и танталовые.
Электролитические
Такие компоненты для поверхностного монтажа состоят из:
- Алюминиевого цилиндрического корпуса, диаметром от 4 до 10 мм и высотой от 5,4 до 10,5 мм;
- Двух обкладок из тонкой фольги, разделенных пропитанной электролитом бумагой и скрученных в небольшой рулончик;
- Двух контактов (выводов), которые располагаются перпендикулярно осевой линии компонента. Так как электролитические смд накопители являются полярными, то к одному из контактов, обозначенному специальной полосой на торце корпуса, подключают отрицательный потенциал, ко второму – положительный.
- Монтажной площадки, предназначенной для фиксации компонента на рабочей поверхности.
Различные модели данных компонентов, имеющие номинал от 1 до 1000-150 мкФ, способны работать при напряжении от 4 до 1000 В.
Керамические
Наиболее часто применяемый керамический многослойный накопитель для поверхностного монтажа имеет следующее строение:
- Керамическое тело – большое количество тонких слоев керамического диэлектрика;
- Внутренние электроды – никелевые тонкие пластинки, расположенные между слоями керамического диэлектрика;
- Торцевые контактные электроды – два вывода, к каждому из которых подключена половина внутренних электродов.
В отличие от электролитических, такие компоненты имеют уплощенную прямоугольную форму, небольшие размеры (длина и ширина самых мелких радиодетали этого вида составляют всего 0,8 и 1,5-1,6 мм, соответственно). Однако, несмотря на небольшие размеры, такие смд компоненты могут работать при напряжении от 25 до 700-1000В, накапливая при этом заряд, величиной от 0,5-1,пФ до 3-3,3 мкФ.
Танталовые
Основными составными частями танталовых полярных накопительных смд устройств являются:
- Анод – контакт, на который подается электрический ток с отрицательным потенциалом;
- Катод – расположенный на противоположной стороне корпуса контакт, запитываемый положительным потенциалом;
- Диэлектрик – слой не проводящего электрический ток материала, располагающегося между анодом и катодом;
- Электролит – находящееся в жидком или твёрдом агрегатном состоянии, проводящее электрический ток вещество. Для предотвращения высыхания конденсатора чаще всего в качестве электролита используют гранулированный оксид марганца.
- Диэлектрик – оксид тантала, которым покрыт располагающийся в корпусе гранулированный анод.
Применяют такие небольшие по размерам накопительные устройства при рабочем напряжении от 6 до 32-35 В. Величина накапливаемого при этом заряда колеблется от 1 до 600-680 мкФ.
Как определить номинал и напряжение
Очень многие производители не указывают на своих изделиях такие основные для любого конденсатора характеристики, как рабочее напряжение и номинал (номинальная емкость).
Определение номинала данных электронных компонентов производится следующими способами:
- С помощью такого имеющего функцию измерения номинала контрольно-измерительного прибора, как мультиметр. Для измерения значения номинала контрольные щупы прибора подключают к специальным разъемам. Затем переключатель устанавливается на самый большой по значению предел измерения (в большинстве мультиметров это 200 мкФ). После этого щупы прикладывают к контактам конденсатора, спустя несколько секунд на дисплее прибора получают значение номинала накопительного устройства.
Важно! Перед измерением емкости смд накопитель обязательно разряжают – оставшийся в обкладках заряд может повредить электронные схемы мультиметра.
- С помощью специализированного измерительного прибора RLC.
Для того чтобы узнать рабочее напряжение накопительного SMD устройства, пользуются следующей простой методикой:
- При помощи мультиметра измеряют напряжение между выводами включенного в схему компонента;
- Полученное значение умножают на 1,5.
Рассчитанное таким способом рабочее напряжение будет примерным, более точное значение данной характеристики можно узнать из маркировочного кода конденсатора или его описания.
Маркировка конденсаторов: расшифровка цифр и букв
В зависимости от вида накопительного смд устройства, различают несколько методик их маркировки.
Маркировка керамических устройств
Устройства данного вида маркируются с помощью одной или двух латинских букв и цифры. Первая буква при этом обозначает производителя компонента, вторая – его номинальную ёмкость. Цифра в маркировочном коде указывает на степень номинала конденсатора в пикофарадах.
Пример. Маркировка накопительного смд компонента KG3 расшифровывается как изделие, произведенное компанией «Kemet» и имеющее емкость 1,8×103 пкФ.
Маркировка электролитических SMD накопителей
Электролитические накопительные устройства для поверхностного монтажа маркируются 4 основными способами:
- В виде одной буквы, обозначающей рабочее напряжение, и трех цифр, две из которых указывают на значение емкости конденсатора, а третья – на степень номинала в пикофарадах.
- В виде двух букв, обозначающих рабочее напряжение и емкость, одной цифры, указывающей на степень номинала в пикофарадах.
- Четырьмя символами – это обозначение, состоящее из одной буквы, означающей рабочее напряжение, двух цифр, указывающих на емкость компонента, и последней цифры, определяющей количество нулей после значения емкости.
- Двухстрочная – верхняя часть маркировки в виде цифры означает емкость компонента, нижняя – его рабочее напряжение.
Маркировка танталовых накопительных смд устройств
Маркировка танталовых смд накопителей состоит из следующих частей:
- Большой латинской буквы, указывающей на рабочее напряжение компонента;
- Трёхзначного числа, первые две цифры которого означают емкость накопителя, а последняя – количество нулей после значения емкости.
Пример. Маркировка танталового накопителя G103 означает, что он имеет рабочее напряжение 4 В и емкость 10 000 пикофарад.
Важно! При подключении танталовых и электролитических накопителей необходимо соблюдать полярность. Для этого на их корпуса наносится специальная полоса, имеющая черный цвет и обозначающая положительный (у танталовых накопителей) или отрицательный (у электролитических устройств) вывод. Неправильное подключение с игнорированием данных меток приведет к тому, что накопитель выйдет из строя.
Как маркируются большие конденсаторы
Большие накопительные смд устройства маркируются по тем же принципам, что их более мелкие аналоги. При больших размерах корпуса на таких компонентах часто пишется полное значение их емкости и рабочего напряжения.
На заметку. По поисковому запросу «smd конденсаторы без маркировки как определить», помимо сайтов, на первой странице выдачи полезную информацию по данной тематике содержат различные форумы радиолюбителей и специалистов, занимающихся ремонтом компьютерной и бытовой техники.Обозначение в схемах.
На электрических схемах накопительные смд устройства имеют такое же обозначение, как и у их используемых для сквозного монтажа аналогов.
Таким образом, умение читать и расшифровывать маркировочные коды позволяет правильно определять характеристики данных накопителей. Такие навыки очень важны при замене вышедших из строя накопителей, пайке сложных схем, чувствительных к перепадам вольт-амперных характеристик электрического тока.
Все о танталовых конденсаторах — максимально подробно
Многие радиолюбители могут вспомнить случай взрыва танталового конденсатора по причине неправильной переплюсовки. В этой статье я расскажу, что такое танталовый конденсатор, зачем он нужен и как вообще с ним работать. Если после прочтения у вас останутся вопросы – смело задавайте их в комментариях, а я постараюсь ответить.
Содержание статьи
Твердотельные танталовые конденсаторы по большинству параметров соответствуют требованиям к современным электронным устройствам. Они отличаются малыми габаритами, высокой удельной емкостью, надежностью (при соблюдении правил на всех этапах их жизни) и совместимостью с общепринятыми технологиями монтажа. Преимуществом является и то, что важный параметр конденсатора – ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) – с ростом частоты не возрастает, а в некоторых случаях даже уменьшается. Чтобы сократить число отказов и продлить рабочий период устройства, необходимо учитывать его индивидуальные особенности при изготовлении, хранении, монтаже и во время работы.
Так выглядят танталовые конденсаторы
Почему тантал используют для производства конденсаторов
Тантал способен при окислении формировать плотную оксидную пленку, толщину которой можно регулировать с помощью технологических приемов, тем самым изменяя параметры конденсатора.
Помимо тантала конденсаторы делают из керамики, слюды, бумаги и алюминиевой фольги.
Описание и назначение танталовых конденсаторов
Современные танталовые конденсаторы имеют малые размеры и относятся к чип-компонентам, которые предназначены для монтажа на плате. Иначе такие детали называются SMD, что расшифровывается как «компоненты поверхностного монтажа». SMD детали удобны для автоматизированных процессов монтажа и пайки на печатные платы.
Основное назначение электролитических поляризованных танталовых конденсаторов – действовать в комплексе с резистором с целью обработки сигнала и сглаживания его пиков и острых импульсов.
Конденсаторы широко используются в автомобильной, промышленной, цифровой, аэрокосмической технике.
Устройство танталовых твердотельных конденсаторов
Танталовый конденсатор относится к электролитическому типу. В его состав входят 4 основные части: анод, диэлектрик, твердый электролит, катод. Изготовление танталового конденсатора состоит из ряда достаточно сложных технологических операций.
Изготовление анода
Пористую гранулированную структуру получают прессованием из высокоочищенного танталового порошка. В процессе спекания в условиях глубокого вакуума при температурах +1300…+2000°C из порошка образуется губчатая структура с развитой площадью поверхности. Благодаря ей, обеспечивается высокая емкость при небольшом объеме. Танталовый конденсатор при одинаковой с алюминиевым устройством емкости имеет гораздо меньший объем.
Формирование диэлектрического слоя
Диэлектрический оксидный слой выращивают на поверхности анода из пентаоксида тантала в процессе электрохимического окисления. Толщину оксида можно регулировать изменением напряжения. Обычно толщина диэлектрической пленки составляет доли микрометра. Оксидный слой имеет не кристаллическую, а аморфную структуру, которая обладает значительным электросопротивлением.
Получение электролита
Электролитом служит твердотельный полупроводник – диоксид марганца, – который получают термообработкой солей марганца в ходе окислительно-восстановительного процесса. Для этого анодный губчатый слой покрывают солями марганца, а затем нагревают их до получения диоксида марганца. Процесс повторяют несколько раз до полного покрытия анода.
Формирование катодного слоя
Для улучшения контакта электролит покрывают графитовым, а затем металлическим слоем. В качестве металла обычно используют серебро. Сформированный композит запрессовывают в компаунд.
Особенности танталовых конденсаторов
В отличие от электролитических, танталовые конденсаторы при переплюсовке или пробое взрываются. Сила взрыва зависит от размеров конденсатора и может повредить как соседние элементы, так и монтажную плату.
Пробои танталовых конденсаторов
При использовании этих эффективных, но немного капризных устройств, необходимо контролировать появление состояния отказа, поскольку известны случаи их возгорания при отказе. Отказы связаны с тем, что при неправильной эксплуатации пентаоксид тантала меняет аморфную структуру на кристаллическую, то есть из диэлектрика он превращается в проводник. Смена структур может наступить из-за слишком высокого пускового тока. Пробой диэлектрика вызывает повышение токов утечки, которые в свою очередь приводят к пробою самого конденсатора.
Причиной неприятностей, связанных с эксплуатацией танталовых конденсаторов, может быть диоксид марганца. Кислород, который присутствует в этом соединении, вызывает появление локальных очагов возгорания. Пробои с возгоранием характерны для старых моделей. Новые технологии позволяют получать более надежную продукцию.
Пробои, которые произошли при высоких температурах и напряжении, могут вызывать эффект лавины. В этом случае повреждения часто распространяются на большую часть или всю площадь устройства. Если же площадь кристаллизованного пентаоксида тантала небольшая, то часто происходит эффект самовосстановления. Он возможен, благодаря преобразованиям, происходящим в электролите в случае пробоя диэлектрика. В результате всех превращений кристаллизованный участок-проводник оказывается окруженным оксидом марганца, который полностью нейтрализует его проводимость.
Другие дефекты танталовых конденсаторов
Кроме пробоя, в результате неправильной производственной технологии и нарушения правил транспортировки и хранения в конденсаторе возникают и другие дефекты:
- Механические. Первый вид таких дефектов может появиться на выращенном диэлектрике в результате его резкого удара о твердую поверхность. Второй – при образовании электролитного слоя из-за совместного действия теплового удара и внутреннего давления газов в порах.
Недостатки танталовых конденсаторов
Танталово-полимерные конденсаторы
Большая часть проблем, характерных для танталовых конденсаторов, решена в танталово-полимерных аналогах. В качестве электролита в танталово-полимерных конденсаторах вместо диоксида марганца используется токопроводящий полимер. Он дает минимальный ESR, что позволяет пропускать гораздо большие токи, по сравнению с танталовыми предшественниками. Танталово-полимерные устройства успешно применяются в качестве сглаживающих конденсаторов в источниках питания и преобразователях напряжения.
Токопроводящий полимер обеспечивает низкую чувствительность к импульсам тока, стойкость к внешним факторам, отсутствие деградации структуры, более высокий срок службы. Высокая стабильность емкости в широком интервале частот и температур позволяет применять танталово-полимерные устройства в промышленной, телекоммуникационной и автомобильной электронике и других областях, для которых характерно колебание рабочих температур.
Основные характеристики танталовых конденсаторов
Для определения безопасного режима работы необходимо рассчитать уровни разрешенных значений тока и напряжения. Для расчетов необходимо знать следующие параметры танталовых конденсаторов, которые отражаются в документации:
- Номинальная емкость. Эти устройства имеют высокую удельную емкость, которая может составлять тысячи микрофарад.
- Номинальное напряжение. Современные модели этих устройств в большинстве рассчитаны на напряжения до 75 В. Причем, для нормальной работы в электрической схеме, деталь нужно использовать при напряжениях, которые меньше номинального. Эксплуатация танталовых конденсаторов при напряжениях, составляющих до 50% от номинального, снижает показатель отказов до 5%.
- Импеданс (полное сопротивление). Содержит индуктивную составляющую, параллельное сопротивление, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR).
- Максимальная рассеиваемая мощность. При приложении к танталовому устройству переменного напряжения происходит выработка тепла. Допустимое повышение температуры конденсатора за счет выделяемой мощности устанавливается экспериментально.
Особенности проектирования плат и монтажа танталовых конденсаторов
Для этих устройств подходят практически все материалы печатных плат – FR4, FR5, G10, фторопласт, алюминий. Форма, размер посадочного места и способ монтажа указываются производителями деталей. Изменить рекомендуемые параметры монтажа может специалист, имеющий достаточно знаний и навыков, чтобы правильно скорректировать температуру пайки.
Перед монтажом на плату наносят паяльную пасту. Толщина слоя – 0,178+/-0,025 мм. Для того чтобы флюс, находящийся в пасте, эффективно растворил оксиды с мест контакта, подбирают оптимальный температурный режим пайки. Обычно это делают опытным путем.
Монтаж на плату осуществляется вручную или с помощью автоматизированного оборудования любого типа, применяемого сегодня. Пайка производится: вручную, волновым способом, в инфракрасных или конвекционных печах. Температурный режим предподогрева и пайки обычно предоставляют производители конкретной продукции.
Маркировка танталовых конденсаторов
В маркировке конденсаторов указывают стандартные параметры: емкость, номинальное напряжение, полярность. На корпусах типов B, C, D, E, V отображают все параметры, а на корпусе типа A вместо номинала напряжения указывают его буквенный код. В маркировке может указываться дополнительная информация – логотип производителя, код даты производства и другая.