Kondensatoren 101

Einführung in Kondensatoren

Hier ist ein bisschen trockenes Zeug, nur um zu verstehen, was ein Kondensator ist und was er im Allgemeinen tut. Ein Kondensator ist eine kleine (meistens) elektrische / elektronische Komponente auf den meisten Leiterplatten, die verschiedene Funktionen ausführen kann. Wenn ein Kondensator in einem Stromkreis mit aktivem Strom angeordnet ist, bauen sich Elektronen von der negativen Seite auf der nächsten Platte auf. Das Negative fließt zum Positiven - deshalb ist das Negative die aktive Leitung, obwohl viele Kondensatoren nicht polarisiert sind. Sobald die Platte sie nicht mehr halten kann, werden sie am Dielektrikum vorbei auf die andere Platte gedrückt, wodurch die Elektronen zurück in den Stromkreis verschoben werden. Dies wird als Entladung bezeichnet. Elektrische Komponenten sind sehr empfindlich gegenüber Spannungsschwankungen, und als solche kann eine Leistungsspitze diese teuren Teile töten. Kondensatorzustand Gleichspannung zu anderen Komponenten und sorgen so für eine stetige Stromversorgung. Wechselstrom wird durch Dioden gleichgerichtet, so dass anstelle von Wechselstrom Gleichstromimpulse von null Volt bis zur Spitze auftreten. Wenn ein Kondensator von der Stromleitung mit Masse verbunden ist und der Gleichstrom nicht durchläuft, aber wenn der Impuls die Kappe füllt, verringert er den Stromfluss und die effektive Spannung. Während die Speisespannung auf Null abfällt, beginnt der Kondensator seinen Inhalt zu lecken, wodurch die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom geglättet werden. Daher wird ein Kondensator in Reihe zu einem Bauteil geschaltet, wodurch Spitzen absorbiert und Täler ergänzt werden können. Dies wiederum sorgt für eine konstante Stromversorgung des Bauteils.

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Es gibt eine Vielzahl verschiedener Arten von Kondensatoren. Sie werden in Schaltkreisen häufig unterschiedlich eingesetzt. Die allzu bekannten Kondensatoren im runden Blechdosenstil sind normalerweise Elektrolytkondensatoren. Sie bestehen aus einem oder zwei Metallblechen, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Das Dielektrikum kann Luft (einfachster Kondensator) oder andere nicht leitende Materialien sein. Die durch das Dielektrikum getrennten Metallplattenfolien werden dann ähnlich wie bei einem Fruchtrollup aufgerollt und in die Dose gegeben. Diese eignen sich hervorragend für die Massenfilterung, sind jedoch bei hohen Frequenzen nicht sehr effizient.

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Hier ist ein Kondensator, an den sich einige vielleicht noch aus alten Radiotagen erinnern. Es ist ein mehrteiliger Dosenkondensator. Dieser besondere ist ein Kondensator mit vier (4) Abschnitten. Das bedeutet nur, dass in einer Dose vier separate Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten enthalten sind.



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Keramikscheibenkondensatoren sind ideal für höhere Frequenzen, eignen sich jedoch nicht für die Massenfilterung, da Keramikscheibenkondensatoren für höhere Kapazitätswerte zu groß werden. In Schaltkreisen, in denen es wichtig ist, eine Spannungsquelle stabil zu halten, gibt es normalerweise einen großen Elektrolytkondensator parallel zu einem Keramikscheibenkondensator. Der Elektrolyt erledigt den größten Teil der Arbeit, während der kleine Keramikscheibenkondensator die hohe Frequenz abfiltert, die der große Elektrolytkondensator vermisst.



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Dann gibt es Tantalkondensatoren. Diese sind klein, haben aber im Verhältnis zu ihrer Größe eine größere Kapazität als Keramikscheibenkondensatoren. Diese sind teurer, finden aber auf den Leiterplatten kleiner elektronischer Geräte viel Verwendung.



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Obwohl unpolar, hatten alte Papierkondensatoren an einem Ende schwarze Bänder. Das schwarze Band zeigte an, an welchem ​​Ende des Papierkondensators sich Metallfolie befand (die als Abschirmung fungierte). Das Ende mit der Metallfolie wurde mit Masse (oder niedrigster Spannung) verbunden. Der Hauptzweck des Folienschutzes bestand darin, die Lebensdauer des Papierkondensators zu verlängern.

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Hier ist die, die uns am meisten interessiert, wenn es um iDevices geht. Diese sind im Vergleich zu den zuvor aufgeführten Kondensatoren sehr klein. Dies sind die SMD-Kappen (Surface Mount Device). Obwohl sie im Vergleich zu den vorherigen Kondensatoren eine Miniaturgröße haben, ist die Funktion immer noch dieselbe. Neben den Werten dieser Kondensatoren ist auch deren 'Paket' von Bedeutung. Es gibt eine Standardisierung für die Größe dieser Komponenten, d. H. Paket 0201 - 0,6 mm × 0,3 mm (0,02 'x 0,01'). Die Gehäusegröße für die keramischen SMD-Kondensatoren folgt dem gleichen Gehäuse für SMD-Widerstände. Dies macht es fast unmöglich, durch Visualisierung festzustellen, ob es sich um einen Kondensator oder einen Widerstand handelt. Hier ist eine gute Beschreibung der individuellen Größe anhand der Paketnummern.

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SMDs auf einer Leiterplatte



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Große SMDs

Kondensatoren testen

Die Bestimmung des Wertes eines Kondensators kann auf verschiedene Arten erfolgen. Nummer eins ist natürlich eine Markierung auf dem Kondensator selbst.

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Dieser spezielle Kondensator hat eine Kapazität von 220 μF (Mikrofarad) mit einer Toleranz von 20%. Dies bedeutet, dass es irgendwo zwischen 176μF und 264μF liegen kann. Es hat eine Nennspannung von 160V. Die Anordnung der Leitungen zeigt alle, dass es sich um einen Radialkondensator handelt. Beide Leitungen treten auf einer Seite gegenüber einer axialen Anordnung aus, bei der eine Leitung von beiden Seiten des Kondensatorkörpers austritt. Der Pfeilstreifen an der Seite des Kondensators zeigt auch die Polarität an, die Pfeile zeigen in Richtung negativer Stift .

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Die Hauptfrage hier ist nun, wie Überprüfen Sie einen Kondensator um zu sehen, ob es ersetzt werden muss.

Um einen Kondensator zu überprüfen, während er noch in einem Stromkreis installiert ist, ist ein ESR-Messgerät erforderlich. Wenn der Kondensator aus dem Stromkreis entfernt wird, kann ein als Ohmmeter eingestelltes Multimeter verwendet werden. aber nur um einen Alles-oder-Nichts-Test durchzuführen . Dieser Test zeigt nur, ob der Kondensator vollständig tot ist oder nicht. Es wird nicht Stellen Sie fest, ob sich der Kondensator in einem guten oder einem schlechten Zustand befindet. Um festzustellen, ob ein Kondensator mit dem richtigen Wert (Kapazität) arbeitet, ist ein Kondensatortester erforderlich. Dies gilt natürlich auch für die Bestimmung des Wertes eines unbekannten Kondensators.

Das für dieses Wiki verwendete Messgerät ist das billigste, das in einem Kaufhaus erhältlich ist. Für diesen Test ist es auch ratsam, ein analoges Multimeter zu verwenden. Es zeigt die Bewegung visueller als ein digitales Multimeter, das nur sich schnell ändernde Zahlen anzeigt. Dies sollte es jedem ermöglichen, diese Tests durchzuführen, ohne ein Vermögen für so etwas wie ein Fluke-Messgerät auszugeben.

Entladen Sie immer einen Kondensator, bevor Sie ihn testen. Es ist eine schockierende Überraschung, wenn dies nicht erledigt wird. Sehr kleine Kondensatoren können entladen werden, indem beide Leitungen mit einem Schraubendreher überbrückt werden. Ein besserer Weg wäre, den Kondensator über eine Last zu entladen. In diesem Fall werden Alligatorkabel und ein Widerstand dies erreichen. Hier ist ein tolle Seite Zeigen, wie man ein Entladungswerkzeug konstruiert.

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Um den Kondensator mit einem Multimeter zu testen, stellen Sie das Messgerät so ein, dass es im hohen Ohm-Bereich liegt, irgendwo über 10 k und 1 m Ohm. Berühren Sie die Messleitungen zu den entsprechenden Leitungen am Kondensator, rot zu positiv und schwarz zu negativ. Das Messgerät sollte bei Null beginnen und sich dann langsam in Richtung Unendlichkeit bewegen. Dies bedeutet, dass der Kondensator in einwandfreiem Zustand ist. Wenn das Messgerät auf Null bleibt, wird der Kondensator nicht über die Batterie des Messgeräts aufgeladen, was bedeutet, dass es nicht funktioniert.

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Dies funktioniert auch mit SMD-Kappen. Gleicher Test mit der Nadel des Multimeters, die sich langsam in die gleiche Richtung bewegt.

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Ein weiterer Test, den man an einem Kondensator durchführen kann, ist ein Spannungstest. Wir wissen, dass Kondensatoren eine Potentialdifferenz von Ladungen über ihre Platte speichern, das sind Spannungen. Ein Kondensator hat eine Anode mit einer positiven Spannung und eine Kathode mit einer negativen Spannung. Eine Möglichkeit, um zu überprüfen, ob ein Kondensator funktioniert, besteht darin, ihn mit einer Spannung aufzuladen und dann die Spannung an Anode und Kathode abzulesen. Dazu ist es notwendig, den Kondensator mit Spannung aufzuladen und eine Gleichspannung an die Kondensatorleitungen anzulegen. In diesem Fall ist die Polarität sehr wichtig. Wenn dieser Kondensator eine positive und negative Leitung hat, handelt es sich um polarisierte Kondensatoren (Elektrolytkondensatoren). Die positive Spannung geht zur Anode und die negative zur Kathode des Kondensators. Denken Sie daran, die Markierungen auf dem zu prüfenden Kondensator zu überprüfen. Legen Sie dann einige Sekunden lang eine Spannung an, die kleiner sein sollte als die Spannung, für die der Kondensator ausgelegt ist. In diesem Beispiel wird der 160-V-Kondensator einige Sekunden lang mit einer 9-V-Gleichstrombatterie aufgeladen.

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Trennen Sie nach dem Aufladen die Batterie vom Kondensator. Verwenden Sie das Multimeter und lesen Sie die Spannung an den Kondensatorleitungen ab. Die Spannung sollte nahe 9 Volt liegen. Die Spannung entlädt sich schnell auf 0 V, da sich der Kondensator über das Multimeter entlädt. Wenn der Kondensator diese Spannung nicht beibehält, ist er defekt und sollte ersetzt werden.

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Am einfachsten ist es natürlich, einen Kondensator mit einem Kapazitätsmesser zu überprüfen. Hier ist ein axialer FRAKO GPF 1000μF 40V mit einer Toleranz von 5%. Die Überprüfung dieses Kondensators mit einem Kapazitätsmesser ist unkompliziert. Bei diesen Kondensatoren ist die positive Leitung markiert. Schließen Sie das positive (rote) Kabel vom Messgerät an das und das negative (schwarze) Kabel an das Gegenteil an. Dieser Kondensator zeigt 1038μF, deutlich innerhalb seiner Toleranz.

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Das Testen eines SMD-Kondensators kann mit den sperrigen Sonden schwierig sein. Man kann entweder Nadeln an das Ende dieser Sonden löten oder in eine intelligente Pinzette investieren. Der bevorzugte Weg wäre die Verwendung einer intelligenten Pinzette.

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Einige Kondensatoren erfordern keinen Test, um einen Fehler festzustellen. Wenn bei einer Sichtprüfung der Kondensatoren Anzeichen von Ausbeulungen festgestellt werden, müssen diese ersetzt werden. Dies ist der häufigste Fehler bei Netzteilen. Beim Ersetzen eines Kondensators ist es äußerst wichtig, ihn durch einen Kondensator mit demselben oder einem höheren Wert zu ersetzen. Niemals mit einem Kondensator von geringerem Wert subventionieren.

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Wenn der Kondensator, der ersetzt oder geprüft werden soll, keine Markierungen aufweist, ist ein Schaltplan erforderlich. Das Bild unten von Hier zeigt einige Symbole für Kondensatoren, die in einem Schaltplan verwendet werden.

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Dieser Auszug aus einem iPhone-Schaltplan zeigt das Symbol für Kondensatoren sowie die Werte für diese Kondensatoren.

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Dieses Wiki ist so ziemlich nur die Grundlage für die Suche nach einem Kondensator. Es ist in keiner Weise vollständig. Um mehr über die gängigen elektronischen Komponenten zu erfahren, steht eine Vielzahl guter On- und Offline-Kurse zur Verfügung.

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