Конденсаторы постоянной емкости компании Suntan

В сложившихся условиях ограничения поставок в Россию зарубежных электронных компонентов особенно актуальным становится сотрудничество с производителями, чьи товары позволяют решать задачи отечественных разработчиков. Одним из них является Гонконгская компания Suntan Technology Company Limited (далее Suntan), основанная в 1978 году и в настоящее время располагающая четырьмя заводами на территории Китая с более чем полутора тысячами рабочих мест.

Наряду с другими электронными компонентами компания производит широкий ассортимент конденсаторов постоянной емкости, краткий обзор которых приведен в статье.

Компания заботится об окружающей среде, и его изделия соответствуют директиве RoHS, ограничивающей содержание вредных веществ, и нормам СЕ. Она имеет сертификат по стандарту управления качеством ISO 9001 2015 (ГОСТ Р ИСО 9001-2015).

Компанией Suntan производятся следующие виды конденсаторов постоянной емкости [1]: керамические, пленочные, танталовые, слюдяные, суперконденсаторы (золотые), алюминиевые электролитические и др.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы – самый массовый вид конденсаторов, что обусловлено простотой их производства и пригодностью для автоматизированного монтажа.

Конденсаторы имеют широкий диапазон типоразмеров и емкостей (от менее 1 пФ до 1000 мкФ), небольшие габариты при относительно низкой цене, способны очень быстро накапливать заряд и так же быстро отдавать накопленную энергию. Для их работы характерна цикличность данного процесса. Величина накапливаемого электричества и периоды циклов зарядки-разрядки зависят от параметров и типа конденсатора.

Керамические конденсаторы относятся к конденсаторам с неорганическим диэлектриком, выполненным с использованием различных соединений на основе циркония, диоксида титана, титанатов или ниобатов. Для инженера важна классификация диэлектриков по признаку температурной стабильности, для оценки которой используется ТКЕ.

В зарубежной системе классификации используется деление керамических конденсаторов на три класса:

• класс 1 – точные термостабильные конденсаторы с практически линейной зависимостью ТКЕ от температуры;
• класс 2 – конденсаторы с меньшей температурной стабильностью, но в основном с большей объемной емкостью;
• класс 3 (устаревшие) – так называемые барьерные керамические конденсаторы, имеющие очень высокую диэлектрическую проницаемость и поэтому более высокую объемную емкость, чем конденсаторы класса 2. Эти конденсаторы имеют худшие электрические характеристики, в том числе более низкую точность и стабильность.

Для обозначения диэлектриков керамических конденсаторов за рубежом используются два стандарта: IEC/EN 60384-8/21 и EIA RS-198 (таблица 1).

Таблица 1. Параметры диэлектриков керамических конденсаторов

 * ТКЕ × 10^-6/ºС равно -1000…+350

По стандарту EIA RS-198 керамические конденсаторы класса 2 различаются по рабочему диапазону температур и допустимому изменению емкости (таблица 2).

Таблица 2. Обозначения керамических конденсаторов по рабочему диапазону температур и допустимому изменению емкости

Примеры обозначения типов диэлектриков: X7R – емкость изменяется на ±15 % в диапазоне от -55 до +125 °С; Y5V – емкость может измениться на +22 или -82 % в диапазоне от -30 до +85 °С.

Компания Suntan выпускает керамические конденсаторы различных типов: дисковые, высоковольтные, многослойные, конденсаторы мини-типа и др. Рассмотрим их.

Дисковые конденсаторы TS15 (рис. 1) рассчитаны на номинальное рабочее постоянное напряжение 500 В, предназначены для работы в диапазоне рабочих температур от -40 до +85 ℃ с температурной компенсацией класса 1 и имеют линейный ТКЕ, высокую стабильность и низкие потери в широком диапазоне частот.

Рис. 1. Внешний вид конденсатора TS15

Температурная характеристика соответствует следующим типам диэлектрика (керамики): SL, NPO, Y5P, Y5U, Y5V.

Сопротивление изоляции IR для типов диэлектрика SL, NPO ≥ 10000 МОм, для типов Y5P, Y5U, Y5V ≥ 4000 МОм.

Коэффициент рассеивания DF в зависимости от типа диэлектрика: SL, NPO ≤ 0,15 %; Y5P, Y5U, Y5V ≤ 2,5 %.

Выдерживаемое напряжение 1,5 кВ + 500 В постоянного тока.

На рис. 2 и в таблице 3 приведены габаритные и установочные размеры конденсаторов TS15.

Рис. 2. Габаритные и установочные размеры конденсаторов TS15

В этой же таблице приведены значения номинальных емкостей в зависимости от используемых типов диэлектрика.

Таблица 3. Величины габаритных и установочных размеров конденсаторов TS15, а также значения номинальных емкостей в зависимости от используемых типов диэлектрика

Высоковольтные конденсаторы TS16 выпускаются в диапазоне номинальных емкостей 100…10000 пФ и в диапазоне номинальных рабочих постоянных напряжений 1…15 кВ. Они предназначены для работы в диапазоне рабочих температур от -25 до +85 ℃ и обеспечивают стабильность и высокую надежность готовых изделий.

Коэффициент рассеивания DF в зависимости от типа диэлектрика: SL, YL, NPO ≤0,5 %; Y5P, Y5U, Y5V, Y5Т ≤ 2,5 %; Y5R ≤ 0,2 %.

Сопротивление изоляции в зависимости от типа диэлектрика: SL, YL, NPO ≥ 10 Гом; Y5R, Y5P, Y5U, Y5V, Y5Т ≥ 4000 Мом.

Фирмой ранее выпускались также высоковольтные конденсаторы TS16L с низким коэффициентом рассеивания и высоковольтные мини-конденсаторы TS16М.

Многослойные (моно) конденсаторы TS17 рассчитаны на номинальное рабочее постоянное напряжение 25, 50 и 100 В и имеют широкий диапазон емкостей от 1 пФ до 14,7 мкФ в зависимости от типа диэлектрика. Изготовлены с использованием влагостойкого и ударопрочного эпоксидного покрытия. Могут поставляться как россыпью, так и вклеенными в ленты и рулоны для автоматической вставки в печатную плату. Выводы допускают изгиб для монтажа.

Конденсаторы имеют конструктивное исполнение радиального и осевого типа (рис. 3). В радиальном исполнении выпускаются в трех формах: b, С1 и С3.

 a 

б

Рис. 3. Внешний вид конденсаторов TS17: а – радиального типа форм b, С1 и С3; б – осевого типа

Находят широкое применение в компьютерах, телекоммуникационных устройствах, промышленном и контрольно-измерительном оборудовании и т.п.

Многослойные конденсаторы с чипом (SMD) TS18 имеют конструкцию в виде «многослойного пирога», в котором на керамический диэлектрик нанесены внутренний и внешний электроды, а торцы (выводы) имеют покрытия из никеля и олова.

Конденсаторы выпускаются в диапазоне номинальных емкостей от 0,1 пФ до 100 мкФ с допуском от ±0,1 пФ до +80/-20 %, имеют типы диэлектрика NPO, X7R, Y5V, Z5U и рассчитаны на постоянное номинальное рабочее напряжение 4; 6; 6,3; 10; 25 и 50 В.

Конденсаторы упакованы в ленту типов 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812, 2220 и смотаны в катушку.

Высоковольтные многослойные конденсаторы с чипом (SMD) TS18Н широко используются в аналоговых и цифровых модемах, интерфейсах LAN/WAN, цепях балласта освещения, умножителях напряжения, DC/DC-преобразователях, инверторах задней подсветки и пр.

Они отличаются монолитной конструкцией, небольшими размерами, высоким выдерживаемым напряжением и низким коэффициентом рассеивания DF, обладают емкостью в широком диапазоне (от 0,2 пФ до 4,7 мкФ), могут работать при высоком рабочем напряжении (от 100 до 2000 В), имеют хорошую паяемость и подходят для волновой и ручной пайки и пайки оплавлением.

Многослойные ВЧ конденсаторы с высокой добротностью и низким ESR

(MLCC SMD) TS18Q подходят для поверхностного монтажа в гибридных интегральных и печатных схемах, работающих на частотах до 3 ГГц. Обладают высокими надежностью и добротностью, а также низкими потерями и ESR.

Основные параметры некоторых керамических конденсаторов сведены в таблицу 4.

 Таблица 4. Основные параметры керамических конденсаторов

* В зависимости от типа диэлектрика (см. таблицу 3).

Пленочные конденсаторы

Эти конденсаторы широко используются в цепях постоянного и переменного тока в бытовой технике, промышленном, цифровом и автомобильном оборудовании, в частоторазделяющих цепях акустических систем, то есть везде, где требуется обеспечивать высокую надежность изделия и длительный срок его службы.

Главным достоинством пленочных конденсаторов является их защитная функция самовосстановления после локального пробоя.

Конденсаторы отличаются как материалом используемой в конструкции пленки, так и типоразмером корпусов. В настоящее время компанией выпускается широкий спектр конденсаторов из полиэстеровой (майларовой), металлизированной полиэфирной, полипропиленовой и других видов пленки, в циклоидальных и овальных стандартных, а также в миниатюрных корпусах:

• TS01 – из полиэстеровой (майларовой) пленки;
• TS02 – из металлизированной полиэстеровой пленки;
• TS02A – из металлизированной полиэфирной пленки AC-MFA;
• TS02B – из металлизированной полиэфирной пленки Box-MEC;
• TS03 – миниатюрные из металлизированной полиэфирной пленки;  
• TS03Q – субминиатюрные металлизированные из полиэфирной пленки;  
• TS04A – аксиально-циклоидальные из металлизированной полиэфирной пленки;
• TS04B – аксиально-плоско-овальные из металлизированной полиэфирной пленки;  
• TS04C – аксиально-циклоидальные из металлизированной полипропиленовой пленки;  
• TS04D – аксиально-плоско-овальные из металлизированной полипропиленовой пленки;   
• TS05 – из металлизированной полиэфирной пленки Mini Box;  
• TS05N – из металлизированной многослойной полиэфирной пленки без покрытия;
• TS05S – из металлизированной полиэфирной пленки в виде штабелированной мини-коробки;
• TS07 – из металлизированной полипропиленовой пленки MPP;
• TS07S – Mini из металлизированной полипропиленовой пленки;  
• TS07A – Mini Box из металлизированной полипропиленовой пленки;  
• TS07B – коробчатые из металлизированной полипропиленовой пленки MPP;
• TS08S – из металлизированной полипропиленовой пленки, рассчитанные на 275 В переменного тока (класс X2);
• TS08V, TS08H, TS08HT, TS08A – из металлизированной полипропиленовой пленки, рассчитанные на 310 В переменного тока (класс X2);
• TS09 – высоковольтные из металлизированной полипропиленовой пленки;
• TS09B – высоковольтные коробчатые из металлизированной полипропиленовой пленки;
• TS09Q – двусторонние высоковольтные коробчатые из металлизированной полипропиленовой пленки и др.

Поскольку ассортимент конденсаторов из пластиковой пленки очень широк, рассмотрим только некоторые их типы.

Конденсаторы из полиэстеровой (майларовой) пленки TS01 (рис. 4) находят применение в бытовой и промышленной электронике. Благодаря небольшим габаритам и малому весу, они оптимальны для автоматической установки, а для высокой термостойкости, влагостойкости и стойкости к растворителям их покрывают эпоксидной смолой.

Рис. 4. Внешний вид конденсатора TS01

Конденсаторы могут работать в диапазоне температур от -40 до +85 °C, номинальное постоянное напряжение составляет 100, 250, 400, 630, 1000, 1200 В, диапазон номинальной емкости – от 0,001 до 0,22 мкФ с допуском ±5, ±10 и ±20 %.

Конденсаторы из металлизированной полиэстеровой пленки TS02 (рис. 5) неиндуктивные, имеют высокую надежность благодаря самовосстановлению и высокую термостойкость, влагостойкость и стойкость к растворителям благодаря покрытию эпоксидной смолой погружением.

Рис. 5. Внешний вид конденсатора TS02

Конденсаторы выпускаются на номинальные постоянные напряжения 100, 250, 400, 630 В, диапазон номинальной емкости составляет от 0,01 до 6,8 мкФ с допуском ±5, ±10 и ±20 %.

Аксиально-циклоидальные конденсаторы из металлизированной полиэфирной пленки TS04A (рис. 6) герметизированы огнестойким пластиком и эпоксидной смолой. Обладают высокой надежностью, термостойкостью и хорошими свойствами самовосстановления. Используются в основном в цепях постоянного и переменного тока бытовой техники, а также частоторазделяющих цепях акустических систем.

Рис. 6. Внешний вид конденсатора TS04А

Конденсаторы выпускаются на номинальные постоянные напряжения 100, 250, 400, 630 В, диапазон номинальной емкости составляет от 0,033 до 68 мкФ с допуском ±5 и ±10 %.

Основные параметры некоторых пленочных конденсаторов сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Основные параметры пленочных конденсаторов

* В зависимости от емкости

К категории пленочных относятся и конденсаторы, предназначенные для запуска и работы электродвигателей. Они оптимизированы для больших пусковых токов и имеют крайне низкий коэффициент рассеивания (менее 0, 004).

Компания Suntan предлагает большой выбор рабочих и пусковых конденсаторов электродвигателей переменного тока: СВВ61 – коробчатой формы в пластиковом корпусе (TS11-B~D, TS11-5~7, TS11-9); СВВ60 – цилиндрической формы в пластиковом корпусе (TS11-10~21); СВВ65 – цилиндрической формы в алюминиевом корпусе (TS11-22~26); CH85 – предназначенные для микроволновых печей (TS11-30); CD60 (пусковые) – цилиндрической формы в алюминиевом корпусе (TS13D3-CD60).

Все они характеризуются высокой надежностью, хорошим самовосстановлением, низким коэффициентом рассеивания DF и высоким сопротивлением изоляции IR.

Рассмотрим для примера конденсаторы типа TS11-10~21 (рис. 7).

Рис. 7. Внешний вид конденсатора TS11-10~21

Они выпускаются на номинальные постоянные напряжения 250 и 450 В в диапазоне номинальной емкости от 1 до 100 мкФ с допуском ±5 и ±10 %.

В качестве диэлектрика в этих конденсаторах используется металлизированная полипропиленовая пленка, а корпус наполнен антипиреновой эпоксидной смолой.

Наиболее широко такие конденсаторы используются в водяных насосах, чистящих и стиральных машинах, воздушных компрессорах и т.п.

Танталовые конденсаторы

В производимый компанией ассортимент входят конденсаторы, изготовленные в чиповом исполнении SMD, методом погружения, полимерные, гибридные и др.

Конденсаторы типа TS19 (рис. 8) изготавливаются методом погружения, герметизированы, влагостойки, имеют покрытие огнестойким эпоксидным порошком желтого цвета с лазерной маркировкой.

Рис. 8. Внешний вид конденсаторов TS19

Находят применения в телевизорах, видеокамерах, компьютерах, телефонных системах коммутации, приборах и счетчиках.

Конденсаторы выпускаются на номинальные постоянные напряжения от 4 до 50 В, диапазон номинальной емкости составляет от 0,47 до 680 мкФ с допуском ±5, ±10 и ±20 %.

Конденсаторы в чиповом исполнении (SMD) типа TS20 характеризуются высокой надежностью, долгим сроком службы, стабильными электрическими характеристиками и высоким объемным КПД.

Типовые области их применения: цепи развязки и фильтрации в промышленных и автомобильных устройствах, DC/DC- преобразователи, портативная электроника (мобильные телефоны, ноутбуки и т.п.), телекоммуникационные устройства (базовые станции и т.п.) и др.

В основе конструкции используется эпоксидная формованная капсула с твердым электролитом. Выпускаются в литом корпусе, доступном в шести кодах EIA (Electronic Industries Association), совместимы со всем популярным автоматическим оборудованием «больших объемов».

Конденсаторы выпускаются на номинальные постоянные напряжения от 4 до 50 В, диапазон номинальной емкости составляет от 0,1 до 470 мкФ с допуском ±5, ±10 и ±20 %.

Модификациями конденсаторов TS20 являются конденсаторы TS20L, характеризующиеся низким эквивалентным сопротивлением ESR, и TS20S с ультранизким ESR.

Конденсаторы типа TS25 обладают гетерополярностью, стабильными электрическими характеристиками, высокой надежностью и максимумом плотности емкости и энергии.

Конденсаторы TS25 выпускаются 13-и модификаций. Рассмотрим здесь одну из них – TS25-01 (рис. 9).

Рис. 9. Внешний вид конденсатора TS25-01

Они выпускаются в герметичном цилиндрическом радиально-выводном корпусе (в виде таблетки) диаметром 22 мм и высотой 8 мм на номинальные постоянные напряжения от 10 до 125 В в диапазоне номинальной емкости от 600 до 8000 мкФ с допуском ±5 и

±10 %. Эквивалентное последовательное сопротивление ESR составляет 0,3…0,6 Ом в зависимости от номинального напряжения.

На базе этих конденсаторов можно строить целые батареи в импульсных схемах преобразования энергии и цепях, выполняющих функции фильтрации и хранения энергии.

Гибридные конденсаторы типа TS26 – аксиальные, трубчатые, полярные, с изоляционной втулкой, в металлическом корпусе с изоляционным рукавом выпускаются в трех модификациях: TS26-1, TS26-2, TS26-3. Первый из них (рис. 10) имеет 9 модификаций габаритов корпуса, а два других – по 6.

Рис. 10. Внешний вид конденсатора TS26-01

Особенностью гибридных конденсаторов является то, что они обеспечивают очень высокую плотность энергии и высокую мощность в устройствах. Они намного меньше и легче, чем традиционные танталовые «мокрые» и чиповые, алюминиевые электролитические или керамические конденсаторы. В них использование диэлектрика обеспечивает работу отдельных ячеек при более высоком напряжении, что позволяет работать при более высоких напряжениях без необходимости последовательного соединения этих ячеек.

Эквивалентное последовательное сопротивление ESR одноячеечных гибридных конденсаторов намного ниже, чем у других конденсаторов с аналогичным номинальным напряжением. Это обеспечивает очень низкую постоянную времени (1 мс и менее), что делает гибридные конденсаторы хорошо подходящими для высокоскоростных приложений.

Основные параметры некоторых танталовых конденсаторов сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Основные параметры танталовых конденсаторов

* В зависимости от емкости и температуры

Слюдяные конденсаторы

Слюда – один из старейших диэлектрических минеральных материалов, используемых в производстве конденсаторов с высокой электрической, механической и химической стабильностью. Поскольку природная слюда содержит множество сторонних материалов, включая железо, натрий, оксид железа, литий и др., при изготовлении конденсаторов ее тщательно проверяют и отбирают, что несколько увеличивает производственные затраты.

Конденсаторы из посеребренной слюды, в которых используются ее пластины и листы, покрытые с обеих сторон наплавленным металлом, имеют высокую добротность, не зависящую от частоты, благодаря чему слюдяные конденсаторы идеально подходят для высокочастотных и радиочастотных приложений.

Стабильность обеспечивается еще и тем, что между пластинами слюды отсутствуют воздушные зазоры, которые могли бы повлиять на размеры и, соответственно, изменить емкость. Сборка залита эпоксидной смолой, а герметичный корпус исключает риск окисления или коррозии пластин и соединений.

В качестве примера рассмотрим конденсаторы типа TS23 (рис. 11), обладающие высокой стабильностью, надежностью и влагостойкостью.

Рис. 11. Внешний вид конденсатора TS23

Эти конденсаторы выпускаются на номинальные напряжения постоянного тока 50, 100, 300 и 500 В, диапазон номинальной емкости составляет от 1 до 100000 пФ с допуском ±0,5; ±1; ±2; ±5 и ~20 %. Предельная рабочая температура достигает 150 ℃.

Суперконденсаторы (золотые конденсаторы)

К этому виду относятся двухслойные конденсаторы с низкой утечкой (EDLCs), также называемые электрохимическими конденсаторами, накопительные конденсаторы, конденсаторы с последовательной структурой, ультраконденсаторы комбинированного типа и др. Благодаря небольшим размерам, большим емкостям (достигающим 5 Ф) и быстрой зарядке все чаще используются в силовых цепях, нанотехнологиях, экологических проектах, гибридных электромобилях, цепях выравнивания нагрузки и др.

В качестве примера рассмотрим двухслойные конденсаторы типа TS12 (рис. 12).

Рис. 12. Внешний вид конденсатора TS12

Эти конденсаторы малогабаритны, обладают очень большой емкостью и отлично удерживают заряд. Они выпускаются в цилиндрических корпусах (таблица 7) с номинальными напряжениями постоянного тока 5,5 и 6,3 В в диапазоне номинальной емкости от 0,047 до 1 Ф. Диапазон рабочих температур составляет -25…+70 ℃, а эквивалентное последовательное сопротивление ESR – от 30 до 120 Ом в зависимости от емкости конденсатора.

Таблица 7. Ассортимент конденсаторов типа TS12

Двухслойные конденсаторы находят применение в микрокомпьютерах, узлах оперативной памяти, тюнерах, телевизорах, телефонных аппаратах и другой аппаратуре.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Компанией Suntan производятся следующие электролитические конденсаторы: аксиальные, радиальные, конденсаторы SMD, полимерные твердотельные, а также защелкивающегося и винтового типов и с наконечниками (типа LUG).

Электролитические конденсаторы находят широкое применение для фильтрации в источниках питания разнообразного оборудования (плоских дисплеях, DVD-рекордерах, автомобильных навигационных системах и др.).

В качестве примера рассмотрим аксиальные конденсаторы типа TS13AE (рис. 13).

Рис. 13. Внешний вид конденсатора TS13АЕ

Они выпускаются в широком диапазоне номинального напряжения от 6,3 до 450 В в диапазоне номинальной емкости от 1 до 10000 мкФ с допуском ±10 и ±20 %. Диапазон рабочих температур составляет -40…+85 ℃, а коэффициент рассеивания DF – от 0,08 до

0,24 % в зависимости от номинального напряжения.