Самоучитель по радиоэлектронике

В цепях при напряжении менее 10 В не рекомендуется применять конденсаторы с вкладными выводами, так как в них может нарушиться контакт с фольгой.

Герметизированные конденсаторы в металлическом корпусе имеют большую емкость на корпус. Если при монтаже ни один вывод конденсатора не соединяется с корпусом устройства, то его необходимо изолировать от шасси на опорах толщиной 0,5–1 см.

1.2.2. Электролитический конденсатор

Конденсаторы могут применяться в цепях как постоянного, так и переменного тока. Для цепей постоянного тока используют в основном электролитические конденсаторы. При монтаже конденсатора его плюсовой вывод присоединяют к положительному полюсу цепи с учетом соответствия напряжений участков цепи, а минусовой вывод (обычно корпус конденсатора) присоединяется к металлическому корпусу устройства. Следует учесть, что могут быть и неполярные электролитические конденсаторы.

Если полярный конденсатор включить в сеть переменного напряжения, то через него пойдет переменный ток, нагревая конденсатор, и он может выйти из строя. В крайнем случае при отсутствии нужного конденсатора на переменное напряжение вместо него можно применить полярный конденсатор при условии, что его напряжение много больше напряжения сети. Например, полярный конденсатор с напряжением 250 В может работать в сети переменного напряжения 50 В при частоте 50 Гц.

1.2.3. Качество диэлектрика

Качество диэлектрика характеризует сопротивление изоляции или ток утечки. В некоторых цепях существуют высокие требования к сопротивлению изоляции, например к конденсаторам связи между соседними каскадами. Наиболее высокое сопротивление изоляции имеют фторопластовые, стирольные и полипропиленовые конденсаторы, несколько ниже оно у слюдяных, керамических и поликарбонатных.

Для электролитических конденсаторов задается ток утечки, значение которого пропорционально емкости и напряжению. Наименьший ток утечки имеют танталовые конденсаторы (от единиц до десятков микроампер), а у алюминиевых конденсаторов он на один-два порядка больше.

1.2.4. Неполярный конденсатор

Довольно трудно найти неполярные конденсаторы (с изоляцией из слюды, бумаги или пленки) большой емкости с низким рабочим напряжением (менее 25 В). Однако иногда нужны именно такие компоненты, в частности при построении импульсных генераторов на логических вентилях с очень большим периодом (например, при разработке таймера для часов). Получение большой постоянной времени RC-цепи за счет увеличения сопротивления имеет определенный предел для каждого типа схем.

Для формирования конденсатора большой емкости можно соединить два полярных (электролитических) конденсатора, чтобы получить один неполярный (рис. 1.6). При этом надо выбрать два компонента одинакового номинала и включить их последовательно, соединив между собой отрицательные электроды. Результирующая емкость будет равна половине емкости каждого конденсатора.

Рис. 1.6. Получение одного неполярного конденсатора из двух полярных

1.2.5. Ионистор

В последние годы появился новый класс приборов, функционально близких к конденсаторам очень большой емкости, по существу, занимающих положение между конденсаторами и источниками питания. Это ионисторы, конденсаторы с двойным электрическим слоем.

Номинальное напряжение ионистора зависит от вида используемого в нем электролита и является для него максимально допустимым. Для получения более высокого рабочего напряжения ионисторы соединяют последовательно. Но делать это самостоятельно не рекомендуется — параметры ионисторов в такой связке должны быть очень близкими.

В принципе, ионистор — неполярный прибор. Вывод + (плюс) указывают для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводе-изготовителе.

Долговечность ионистора зависит от условий эксплуатации. Так, при работе под напряжением U_ном при температуре окружающей среды +70 "С гарантированная долговечность составит 500 ч. При работе под напряжением 0,8U_ном она увеличивается до 5000 ч. Если же напряжение на ионисторе не превышает 0,6U_ном, а температура окружающей среды менее +40 °C, то ионистор будет исправно работать 40000 ч и более.

Важнейший параметр ионистора — ток утечки. Это особенно важно при использовании его в качестве резервного источника питания. Весьма перспективен ионистор в качестве накопителя энергии при работе совместно с солнечными батареями. Здесь особенно ценна его некритичность к режиму заряда, практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Ионистор не требует ухода в течение всего срока службы.

1.3. Намоточные компоненты

1.3.1. Воздушный дроссель

Дроссели (катушки индуктивности) не пользуются большой популярностью среди любителей. Их применяют довольно редко, и если они используются в публикуемых схемах, то в списках компонентов приводятся хорошо известные и доступные типы. При разработке импульсных источников питания иногда нужно изготовить нестандартный дроссель. Такая же потребность может возникнуть при изготовлении фильтра низких частот для подавления высокочастотных гармоник, например в схемах с широтно-импульсной модуляцией.

На при… гаже чертежах (рис. 1.7) представлены воздушные (то есть не имеющие ферромагнитного стержня) дроссели, которые достаточно просто изготовить самостоятельно.

Рис. 1.7. Изготовление дросселя с однослойной (а) и многослойной (б) намоткой

Для расчета индуктивности однослойных и многослойных катушек в зависимости от их размеров и числа витков используются несложные формулы, которые легко найти в учебниках или справочниках. Экспериментальную проверку индуктивности дросселя можно выполнить с помощью небольшой схемы измерения резонансной частоты колебательного контура, состоящего из конденсатора и изготовленного дросселя. Для этого потребуются генератор соответствующего диапазона частот и осциллограф.

Наконец, при выборе сечения провода для обмотки следует учитывать значение тока, который будет проходить через катушку.

1.3.2. Соединение обмоток трансформатора

Силовые трансформаторы радиоэлектронных устройств имеют, как правило, две одинаковые вторичные обмотки. В зависимости от предполагаемого применения их можно соединять либо последовательно — для удвоения напряжения, либо параллельно — для удвоения тока. Небольшие трансформаторы, закрепляемые непосредственно на печатной плате, обычно имеют стандартное расположение выводов. Соединение обмоток выполняется по схеме, приведенной на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Последовательное (а) и параллельное (б) соединение вторичных обмоток трансформатора

Для некоторых моделей (например, с тороидальным сердечником) при отсутствии документации необходимо с помощью осциллографа исследовать напряжения на обмотках во избежание соединения их в противофазе. Иначе возникает риск перегрева и выхода из строя трансформатора и находящихся рядом деталей (не говоря уже об отсутствии напряжения на выходе).

1.3.3. Монтаж тороидальных трансформаторов

Тороидальные трансформаторы обычно используются в устройствах высокой мощности, поскольку занимают значительно меньше места, чем классические модели с Ш-образным сердечником. Во время их монтажа необходимо точно следовать указаниям производителя и применять для крепления только рекомендуемые кольца (из металла или неопрена). Если два тороидальных трансформатора располагаются в одном корпусе, нельзя использовать для них общий крепежный болт, проходящий по центру. В соответствии с законами магнетизма трансформаторы обязательно будут взаимодействовать, что приведет к нарушению работы устройства в целом.