커패시터 특성

 

커패시터 특성

커패시터의 특성은 온도, 정격 전압, 정전용량 범위뿐 아니라 특정 애플리케이션에서의 용도를 정의합니다.

평범한 커패시터와 관련된 어리둥절한 커패시터 특성 및 사양 배열이 있으며, 특히 색상이나 숫자 코드를 사용할 때 커패시터 본체에 인쇄된 정보를 읽는 것이 때때로 이해하기 어려울 수 있습니다.

각 커패시터 제품군 또는 유형은 고유한 커패시터 특성 및 식별 시스템 세트를 사용하며 일부 시스템은 이해하기 쉽고 다른 시스템은 오해의 소지가 있는 문자, 색상 또는 기호를 사용합니다.

라벨이 의미하는 커패시터 특성을 파악하는 가장 좋은 방법은 먼저 커패시터가 세라믹, 필름, 플라스틱 또는 전해질인지 여부에 관계없이 어떤 유형의 제품군에 속하는지 파악하고 이를 통해 특정 커패시터 특성을 식별하는 것이 더 쉬울 수 있습니다.

두 커패시터의 커패시턴스 값이 정확히 동일하더라도 전압 정격은 다를 수 있습니다. 정격 전압이 더 높은 커패시터 대신 정격 전압이 더 작은 커패시터를 교체하면 전압이 증가하여 더 작은 커패시터가 손상될 수 있습니다.

 

또한 극성 전해 커패시터의 경우 양극 리드는 양극 연결로 연결되어야 하고 음극 리드는 음극 연결로 연결되어야 하며 그렇지 않으면 다시 손상될 수 있다는 것을 지난 튜토리얼에서 기억합니다. 따라서 오래되었거나 손상된 커패시터를 지정된 것과 동일한 유형으로 교체하는 것이 항상 더 좋습니다. 커패시터 표시의 예가 아래에 나와 있습니다.

커패시터 특성

다른 전자 부품과 마찬가지로 커패시터도 일련의 특성으로 정의됩니다. 이러한 커패시터 특성은 커패시터 제조업체가 우리에게 제공하는 데이터 시트에서 항상 찾을 수 있으므로 여기에는 더 중요한 몇 가지 특성이 있습니다.

커패시터 특성 - 공칭 정전 용량, (C)

커패시터의 커패시턴스 C 의 공칭 값은 모든 커패시터 특성 중 가장 중요합니다. 이 값은 피코 패럿(pF), 나노 패럿(nF) 또는 마이크로 패럿(μF)으로 측정되며 커패시터 본체에 숫자, 문자 또는 컬러 밴드로 표시됩니다.

커패시터의 용량은 주변 온도에 따라 회로 주파수(Hz) y에 따라 값이 변경될 수 있습니다. 더 작은 세라믹 커패시터는 1피코 패럿(1pF)만큼 낮은 공칭 값을 가질 수 있는 반면, 더 큰 전해액은 최대 1패럿(1F)의 공칭 정전 용량 값을 가질 수 있습니다.

모든 커패시터는 알루미늄 전해질이 실제 또는 실제 값에 영향을 미치는 경우 -20%에서 최대 +80% 범위의 허용 오차 등급을 갖습니다. 커패시턴스의 선택은 회로 구성에 따라 결정되지만 커패시터 측면에서 읽은 값이 반드시 실제 값이 아닐 수도 있습니다.

커패시터 특성 - 작동 전압(WV)

작동 전압은 작동 수명 동안 오류 없이 커패시터에 적용할 수 있는 DC 또는 AC의 최대 연속 전압을 정의하는 또 다른 중요한 커패시터 특성입니다. 일반적으로 커패시터 본체 측면에 인쇄된 작동 전압은 DC 작동 전압(WVDC)을 나타냅니다.

AC 전압 값은 rms 값을 참조하고 1.414배 더 큰 최대값 또는 피크 값이 아니기 때문에 DC 및 AC 전압 값은 일반적으로 커패시터에 대해 동일하지 않습니다. 또한 지정된 DC 작동 전압은 특정 온도 범위(일반적으로 -30°C ~ +70°C) 내에서 유효합니다.

작동 전압을 초과하는 DC 전압이나 과도한 AC 리플 전류로 인해 오류가 발생할 수 있습니다. 따라서 서늘한 환경과 정격 전압 내에서 작동하면 커패시터의 작동 수명이 길어집니다. 일반적인 작동 DC 전압은 10V, 16V, 25V, 35V, 50V, 63V, 100V, 160V, 250V, 400V 및 1000V이며 커패시터 본체에 인쇄되어 있습니다.

커패시터 특성 – 공차, (±%)

저항기와 마찬가지로 커패시터 에도 일반적으로 100pF 미만의 낮은 값 커패시터의 경우 피코패럿(±pF) 또는 일반적으로 100pF보다 높은 높은 값 커패시터의 경우 백분율(±%)로 플러스 또는 마이너스 값으로 표시되는 공차 등급이 있습니다 . .

공차 값은 실제 정전 용량이 공칭 값에서 달라질 수 있는 범위이며 범위는 -20%에서 +80%까지입니다. 따라서 허용 오차가 ±20%인 100μF 커패시터는 80μF에서 120μF까지 합법적으로 다양할 수 있으며 여전히 허용 오차 내에 유지됩니다.

 

커패시터는 실제 공차를 나타내는 데 사용되는 컬러 밴드 또는 문자를 사용하여 정격 공칭 정전 용량과 비교하여 실제 값에 얼마나 가까운지에 따라 등급이 지정됩니다. 커패시터의 가장 일반적인 공차 변동은 5% 또는 10%이지만 일부 플라스틱 커패시터의 정격은 ±1% 정도로 낮습니다.

커패시터 특성 - 누설 전류

전도성 플레이트를 분리하기 위해 커패시터 내부에 사용되는 유전체는 완벽한 절연체가 아니며, 커패시터에 인가될 때 플레이트의 전하에 의해 형성된 강력한 전기장의 영향으로 인해 유전체를 통해 매우 작은 전류가 흐르거나 "누설"됩니다. 일정한 공급 전압.

나노암페어( nA ) 영역의 이 작은 DC 전류 흐름을 커패시터 누설 전류 라고 합니다 . 누설 전류는 전자가 유전체 매체, 가장자리 주변 또는 리드를 통해 물리적으로 이동하고, 공급 전압이 제거되면 시간이 지남에 따라 커패시터를 완전히 방전시키는 결과입니다.

 

필름 또는 호일 유형 커패시터와 같이 누출이 매우 낮은 경우 이는 일반적으로 "절연 저항"( Rp ) 이라고 하며  그림과 같이 커패시터와 병렬로 높은 값의 저항으로 표현될 수 있습니다. 전해액에서와 같이 누설 전류가 높으면 전자가 전해액을 통해 직접 흐르기 때문에 이를 "누설 전류"라고 합니다.

커패시터 누설 전류는 증폭기 커플링 회로 또는 전원 공급 장치 회로에서 중요한 매개변수입니다. 커플링 및/또는 저장 응용 분야에 가장 적합한 선택은 유전 상수가 낮기 때문에 테플론 및 기타 플라스틱 커패시터 유형(폴리프로필렌, 폴리스티렌 등)입니다. 절연 저항이 높을수록.

반면에 전해형 커패시터(탄탈륨 및 알루미늄)는 정전 용량이 매우 높지만 절연 저항이 낮기 때문에 누설 전류가 매우 높습니다(일반적으로 μF당 약 5~20μA 정도). 따라서 보관이나 커플링 용도로는 적합하지 않습니다. 또한, 알루미늄 전해액의 누설 전류 흐름은 온도에 따라 증가합니다.

커패시터 특성 – 작동 온도, (T)

커패시터 주변의 온도 변화는 유전 특성의 변화로 인해 정전 용량 값에 영향을 줍니다. 공기 또는 주변 온도가 너무 뜨겁거나 차가워지면 커패시터의 커패시턴스 값이 변경되어 회로의 올바른 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 커패시터의 정상 작동 범위는 -30oC ~ + 125oC 이며 특히 플라스틱 커패시터 유형의 경우 + 70oC 이하의 작동 온도 에 대해 공칭 전압 정격이 제공됩니다 .

일반적으로 전해 콘덴서, 특히 알루미늄 전해 콘덴서의 경우 고온(+ 85oC 이상 )에서는 전해액 내의 액체가 증발하여 손실될 수 있으며, 콘덴서 본체(특히 소형 크기)는 내부 압력으로 인해 변형될 수 있습니다. 또한, -10oC 이하의 저온에서는 전해액 젤리가 얼어붙기 때문에 전해 콘덴서를 사용할 수 없습니다.

온도 계수, (TC)

커패시터의 온도 계수는 지정된 온도 범위에서 커패시턴스의 최대 변화입니다. 커패시터의 온도 계수는 일반적으로 섭씨 온도당 백만분율(PPM/ oC ) 또는 특정 온도 범위에 대한 백분율 변화로 선형적으로 표현됩니다. 일부 커패시터는 비선형(클래스 2 커패시터)이며 온도가 상승함에 따라 값이 증가하여 양의 "P"로 표현되는 온도 계수를 제공합니다.

일부 커패시터는 온도가 상승함에 따라 값을 감소시켜 음수 "N"으로 표현되는 온도 계수를 제공합니다. 예를 들어 "P100"은 +100ppm/ oC 또는 "N200"(-200ppm/ oC 등)입니다. 그러나 일부 커패시터는 해당 값을 변경하지 않고 특정 온도 범위에서 일정하게 유지됩니다. 이러한 커패시터는 0을 갖습니다. 온도 계수 또는 "NPO". 운모 또는 폴리에스터와 같은 이러한 유형의 커패시터를 일반적으로 클래스 1 커패시터라고 합니다.

대부분의 커패시터, 특히 전해액은 뜨거워지면 정전용량을 잃습니다. 그러나 온도 보상 커패시터는 최소 P1000 ~ N5000(+1000ppm/oC ~ -5000ppm/oC) 범위에서 사용할 수 있습니다 . 양의 온도 계수를 갖는 커패시터를 음의 온도 계수를 갖는 커패시터와 직렬 또는 병렬로 연결하는 것도 가능합니다. 그 결과 두 가지 반대 효과가 특정 온도 범위에서 서로 상쇄됩니다. 온도 계수 커패시터의 또 다른 유용한 응용은 이를 사용하여 인덕터 또는 저항 등과 같은 회로 내 다른 구성 요소에 대한 온도 영향을 상쇄하는 것입니다.

양극화

커패시터 분극은 일반적으로 전해 유형 커패시터를 말하지만 전기 연결과 관련하여 주로 알루미늄 전해 커패시터를 나타냅니다. 대부분의 전해 커패시터는 극성이 있는 유형입니다. 즉, 커패시터 단자에 연결된 전압은 올바른 극성(즉, 양극은 양극 으로 , 음극은 음극 으로 )을 가져야 합니다 .

 

극성이 잘못되면 커패시터 내부의 산화물 층이 파괴되어 장치를 통해 매우 큰 전류가 흐르게 되어 앞서 언급한 대로 파괴될 수 있습니다.

대부분의 전해 커패시터에는 DC 전원에 대한 잘못된 연결을 방지하기 위해 그림과 같이 본체 한쪽에 검은색 줄무늬, 밴드, 화살표 또는 갈매기 모양으로 명확하게 표시된 음극 -ve 단자가 있습니다.

일부 대형 전해액에는 금속 캔이나 몸체가 음극 단자에 연결되어 있지만 고전압 유형에는 안전을 위해 별도의 스페이드 또는 나사 단자로 나오는 전극으로 금속 캔이 절연되어 있습니다.

또한 전원 평활 회로에 알루미늄 전해액을 사용할 경우 피크 DC 전압과 AC 리플 전압의 합이 "역전압"이 되지 않도록 주의해야 합니다.

등가 직렬 저항(ESR)

커패시터의 등가 직렬 저항 ( ESR) 은 고주파수에서 사용될 때 커패시터의 AC 임피던스이며 유전체 재료의 저항, 단자 리드의 DC 저항, 유전체 연결의 DC 저항 및 커패시터 플레이트 저항은 모두 특정 주파수 및 온도에서 측정됩니다.

ESR 모델

어떤 면에서 ESR은 커패시터와 병렬로 순수 저항(용량성 또는 유도성 리액턴스 없음)으로 표시되는 절연 저항과 반대입니다. 이상적인 커패시터는 커패시턴스만 갖지만 ESR은 커패시터와 직렬로 연결된 순수 저항(0.1Ω 미만)으로 표시되며(따라서 등가 직렬 저항이라는 이름이 붙음) 주파수에 따라 달라지므로 "동적" 양이 됩니다.

ESR은 커패시터의 "등가" 직렬 저항의 에너지 손실을 정의하므로 특히 전력 및 스위칭 회로에 사용될 때 커패시터의 전체 I 2 R 가열 손실을 결정해야 합니다.

상대적으로 높은 ESR을 갖는 커패시터는 더 긴 충전 및 방전 RC 시간 상수 로 인해 플레이트에서 외부 회로로 전류를 전달하는 능력이 떨어집니다 . 전해 커패시터의 ESR은 전해질이 건조됨에 따라 시간이 지남에 따라 증가합니다. ESR 등급이 매우 낮은 커패시터를 사용할 수 있으며 커패시터를 필터로 사용할 때 가장 적합합니다.

마지막으로, 정전 용량이 작은(0.01μF 미만) 커패시터는 일반적으로 인간에게 큰 위험을 초래하지 않습니다. 그러나 정전 용량이 0.1μF를 초과하기 시작하면 커패시터 리드를 만지는 것이 충격적인 경험이 될 수 있습니다.

커패시터는 회로 전류가 흐르지 않을 때에도 자체적으로 전압의 형태로 전하를 저장할 수 있는 능력이 있어 텔레비전 세트, 사진 플래시 및 커패시터 뱅크에서 발견되는 대형 전해형 저장소 커패시터를 사용하여 일종의 메모리를 제공합니다. 치명적인 혐의.

일반적으로 전원 공급 장치를 제거한 후에는 값이 큰 커패시터의 리드를 만지지 마십시오. 이러한 대형 커패시터의 상태나 안전한 취급에 대해 확신이 없는 경우 취급하기 전에 도움이나 전문가의 조언을 구하십시오.

여기에는 작동 조건을 식별하고 정의하는 데 사용할 수 있는 많은 커패시터 특성 중 몇 가지만 나열되어 있으며 커패시터에 대한 섹션의 다음 튜토리얼에서는 커패시터가 플레이트에 전하를 저장하고 이를 사용하여 커패시턴스를 계산하는 방법을 살펴봅니다. 값.