Tipos de condensadores y sus aplicaciones

En todo circuito electrónico o eléctrico, un condensador desempeña un papel fundamental. Por ello, cada día se producen desde miles hasta millones de tipos de condensadores. Cada tipo de condensador incluye sus ventajas, inconvenientes, funciones y aplicaciones. Por tanto, es muy importante conocer cada tipo de condensador al seleccionarlo para cualquier aplicación. Estos condensadores van desde los pequeños a los grandes, incluyendo diferentes características según el tipo que los hace únicos. Los condensadores pequeños y débiles se encuentran en los circuitos de radio, mientras que los grandes se utilizan en los circuitos de suavización. El diseño de los condensadores pequeños puede realizarse con materiales cerámicos sellados con resina epoxi, mientras que los condensadores de uso comercial se diseñan con una lámina metálica utilizando finas láminas de Mylar o papel impregnado de parafina.


Índice de Contenido
  1. Tipos de condensadores y sus usos
    1. Tipos de condensadores en los circuitos de CA
    2. Aplicaciones de los condensadores
    3. ¿Cómo saber el valor de los condensadores?
    4. Fórmula de conversión
    5. Comprender la función del condensador de reinicio en el microcontrolador

Tipos de condensadores y sus usos

El condensador es uno de los componentes más utilizados en el diseño de circuitos electrónicos. Desempeña un papel importante en muchas de las aplicaciones integradas. Está disponible en diferentes potencias. Está formado por dos metales placas separadas por una sustancia no conductora, o dieléctrico. Suele ser un depósito de almacenamiento de señales analógicas y datos digitales.

Las comparaciones entre los distintos tipos de condensadores se hacen generalmente en relación con el dieléctrico utilizado entre las placas. Algunos condensadores parecen tubos, los pequeños suelen estar construidos con materiales cerámicos y luego sumergidos en una resina epoxi para sellarlos. Así que aquí tienes algunos de los tipos más comunes de condensadores disponibles. Vamos a verlos.

Condensador dieléctrico

Generalmente, estos tipos de condensadores son del tipo variable que requiere un cambio continuo de la capacitancia para transmisores, receptores y radios de transistores para la sintonización. Los tipos de dieléctrico variable se pueden obtener en forma de placas múltiples y de aire. Estos condensadores tienen un conjunto de placas fijas y otras móviles que se mueven entre las placas fijas.

La posición de la placa móvil respecto a las placas fijas determinará el valor aproximado de la capacitancia. En general, la capacitancia es máxima cuando los dos conjuntos de placas están completamente conectados. El condensador de sintonía con alta capacitancia incluye un espacio bastante grande, de lo contrario, huecos de aire entre las dos placas con tensiones de ruptura que llegan a miles de voltios.

Condensador de mica

El condensador que utiliza mica como material dieléctrico se conoce como condensador de mica. Estos condensadores están disponibles en dos tipos, como los de pinza y los de plata. El tipo pinzado se considera ahora obsoleto debido a sus menores características, pero en su lugar se utiliza el tipo plateado.

Estos condensadores se fabrican intercalando láminas de mica recubiertas de metal en ambas caras. Después, este diseño se encierra en epoxi para protegerlo del entorno. Generalmente, estos condensadores se utilizan cuando se necesitan condensadores estables con valores relativamente pequeños.

Los minerales de la mica son extremadamente constantes desde el punto de vista químico, mecánico y eléctrico, debido a su precisa estructura cristalina que incluye capas típicas. Por eso es posible la fabricación de láminas finas de 0,025 a 0,125 mm.

Las micas más utilizadas son la flogopita y la muscovita. En ella, la muscovita tiene buenas propiedades eléctricas, mientras que la segunda tiene una resistencia a las altas temperaturas. La mica se investiga en India, Sudamérica y África Central. La gran diferencia en la composición de la materia prima hace que se requiera un alto coste para su examen y categorización. La mica no actúa ante los ácidos, el agua y los disolventes del petróleo.
Consulta este enlace para saber más sobre el condensador de mica

Condensador polarizado

El condensador que tiene polaridades específicas como la positiva y la negativa se llama condensador polarizado. Siempre que se utilizan estos condensadores en los circuitos hay que comprobar que están aliados dentro de las polaridades ideales. Estos condensadores se clasifican en dos tipos: electrolíticos y supercondensadores.

Condensadores de película

Los condensadores de película son los más preparados de entre los numerosos tipos de condensadores, y constituyen un grupo generalmente expansivo de condensadores cuya distinción radica en sus propiedades dieléctricas. Están disponibles en casi cualquier valor y tensiones de hasta 1500 voltios. Vienen en cualquier tolerancia, desde el 10% hasta el 0,01%. Los condensadores de película llegan además en una combinación de formas y estilos de carcasa.

Hay dos tipos de condensadores de película, los de tipo de plomo radial y los de tipo de plomo axial. Los electrodos de los condensadores de película pueden ser de aluminio metalizado o de zinc, aplicados en una o ambas caras de la película de plástico, lo que da lugar a condensadores de película metalizada llamados condensadores de película. El condensador de película se muestra en la siguiente figura:

Condensadores de película

Los condensadores de película se denominan a veces condensadores de plástico porque utilizan poliestireno, policarbonato o teflón como dieléctricos. Estos tipos de película necesitan una película dieléctrica mucho más gruesa para reducir el peligro de desgarros o perforaciones en la película y, por tanto, son más adecuados para valores de capacitancia más bajos y tamaños de carcasa más grandes.

Los condensadores de película son físicamente más grandes y más caros, no están polarizados, por lo que pueden utilizarse en aplicaciones de tensión alterna, y tienen parámetros eléctricos mucho más estables. Dependiendo de la capacitancia y el factor de disipación, pueden aplicarse en aplicaciones de Clase 1 estables en frecuencia, sustituyendo a los condensadores cerámicos de Clase 1.

Condensadores cerámicos

Los condensadores cerámicos se utilizan en circuitos de alta frecuencia, como los de audio a RF. También son la mejor opción para la compensación de alta frecuencia en los circuitos de audio. Estos condensadores también se denominan condensadores de disco. Los condensadores cerámicos se fabrican recubriendo dos caras de un pequeño disco de porcelana o cerámica con plata y luego se apilan para formar un condensador. Se pueden fabricar condensadores cerámicos tanto de baja como de alta capacitancia, cambiando el grosor del disco cerámico utilizado. El condensador cerámico se muestra en la siguiente figura:

Condensadores cerámicos
Condensadores cerámicos

Vienen en valores que van desde unos pocos picofaradios hasta 1 microfaradio. El rango de tensión va desde unos pocos voltios hasta muchos miles de voltios. La cerámica es barata de fabricar y está disponible en varios tipos de dieléctricos. La tolerancia de la cerámica no es muy grande, pero para su función en la vida, funciona muy bien.

Condensadores electrolíticos

Son los condensadores más utilizados que tienen una amplia capacidad de tolerancia. Los condensadores electrolíticos están disponibles con tensiones de trabajo de hasta unos 500 V, aunque los valores más altos de capacitancia no están disponibles a alta tensión y existen unidades de mayor temperatura, pero son poco comunes. Hay dos tipos de condensadores electrolíticos, los de tantalio y los de aluminio en común.

Los condensadores de tantalio tienen normalmente una mejor exposición, un valor más alto, y están preparados sólo para un número más limitado de parámetros. Las propiedades dieléctricas del óxido de tántalo son muy superiores a las del óxido de aluminio, lo que facilita la corriente de fuga y mejora la resistencia de la capacidad, lo que los hace adecuados para aplicaciones de obstrucción, desacoplamiento y filtrado.

El grosor de la película de óxido de aluminio y la mayor tensión de ruptura confieren a los condensadores unos valores de capacidad excepcionalmente elevados para su tamaño. En un condensador, las placas de lámina se anodizan mediante una corriente continua, fijando así la extremidad del material de la placa y confirmando la polaridad de su lado.

Los condensadores de tantalio y aluminio se muestran en la siguiente figura:

Condensadores electrolíticos
Condensadores electrolíticos

Los condensadores electrolíticos se clasifican en dos tipos

  • Condensadores electrolíticos de aluminio
  • Condensadores electrolíticos de tántalo
  • Condensadores electrolíticos de niobio

Consulta este enlace para saber más sobre los condensadores electrolíticos

Supercondensadores

Los condensadores que tienen una capacidad electroquímica con altos valores de capacidad en comparación con otros condensadores se conocen como supercondensadores. La categorización de éstos puede hacerse como un grupo que se encuentra entre los condensadores electrolíticos y las baterías recargables que se conocen como ultracondensadores.

El uso de estos condensadores tiene varias ventajas, como las siguientes

  • El valor de la capacidad de este condensador es alto
  • La carga se puede almacenar y entregar muy rápidamente
  • Estos condensadores pueden soportar una carga adicional con ciclos de descarga.
  • Las aplicaciones de los supercondensadores son las siguientes
  • Estos condensadores se utilizan en autobuses, coches, trenes, grúas y ascensores.
  • Se utilizan en el frenado regenerativo y en las copias de seguridad de la memoria.
  • Estos condensadores están disponibles en diferentes tipos, como los de doble capa, los pseudo e híbridos.

Condensador no polarizado

Los condensadores no tienen polaridades como la positiva o la negativa. Los electrodos de los condensadores no polarizados pueden insertarse aleatoriamente en el circuito para la retroalimentación, el acoplamiento, el desacoplamiento, la oscilación y la compensación. Estos condensadores tienen una capacitancia pequeña, por lo que se utilizan en circuitos de corriente alterna pura y también en el filtrado de alta frecuencia. La selección de estos condensadores puede hacerse de forma muy conveniente con modelos y especificaciones similares. Los tipos de condensadores no polarizados son

Condensadores cerámicos

Consulta este enlace para saber más sobre los condensadores cerámicos

Condensadores de mica de plata

Consulta este enlace para saber más sobre los condensadores de mica

Condensadores de poliéster

Los condensadores de poliéster o Mylar son baratos, precisos y tienen pocas fugas. Estos condensadores funcionan en el rango de 0,001 a 50 microfaradios. Estos condensadores son aplicables cuando la estabilidad y la precisión no son tan importantes.

Condensadores de poliestireno

Estos condensadores son extremadamente precisos e incluyen menos fugas. Se utilizan en los filtros y donde la precisión y la estabilidad son importantes. Son bastante costosos y funcionan en el rango de 10 pF a 1 mF.

Condensadores de policarbonato

Estos condensadores son costosos y están disponibles en muy buena calidad, con gran precisión y muy pocas fugas. Lamentablemente, se han dejado de fabricar y ahora son difíciles de encontrar. Funcionan bien en entornos difíciles y de alta temperatura en el rango de 100 pF a 20 mF.

Condensadores de polipropileno

Estos condensadores son costosos y el rango de su rendimiento puede estar entre 100 pF y 50 mF. Son extremadamente constantes, precisos en el tiempo y tienen muy pocas fugas.

Condensadores de teflón

Estos condensadores son los más estables, precisos y casi no tienen fugas. Se consideran los mejores condensadores. Su comportamiento es precisamente similar en una amplia gama de variaciones de frecuencia. Funcionan en el rango de 100 pF a 1 mF.

Condensadores de vidrio

Estos condensadores son muy resistentes, estables y funcionan en el rango de 10 pF a 1.000 pF. Pero también son componentes muy caros.

Condensador de polímero

Un condensador de polímero es un condensador electrolítico (e-cap) que utiliza un electrolito sólido de un polímero conductor como electrolito en lugar de gel o electrolitos líquidos.

El secado del electrolito puede evitarse fácilmente con la ayuda de un electrolito sólido. Este tipo de secado es una de las características que detienen la vida útil de los condensadores electrolíticos normales. Estos condensadores se clasifican en diferentes tipos, como Tantalio polimérico-e-cap, Aluminio polimérico-e-cap, Polímero híbrido Al-e-cap y Niobio polimérico.

En la mayoría de las aplicaciones, estos condensadores se han utilizado como alternativa a los condensadores electrolíticos, sólo si no se aumenta la tensión nominal más alta. La tensión nominal más alta de los condensadores de polímero sólido es menor en comparación con la tensión más alta de los condensadores de tipo electrolítico clásicos, hasta 35 voltios, aunque algunos condensadores de tipo polimérico están diseñados con tensiones de funcionamiento más altas, como 100 voltios CC.

Estos condensadores tienen cualidades diferentes y mejores en comparación con una vida útil más larga, una temperatura de trabajo elevada, una buena estabilidad, una ESR (resistencia en serie equivalente) más baja y un modo de fallo mucho más seguro.

Condensadores con plomo y de montaje superficial

Los condensadores son accesibles como gamas con plomo y condensadores de montaje superficial. Se pueden obtener casi todos los tipos de condensadores con plomo, como los cerámicos, los electrolíticos, los supercondensadores, la mica de plata, la película de plástico, el vidrio, etc. Los de montaje superficial o SMD son limitados, pero deben resistir las temperaturas que se utilizan en el proceso de soldadura.

Cuando el condensador no tiene cables y también como resultado del método de soldadura que se utiliza, entonces los condensadores SMD están expuestos a todo el aumento de temperatura de la propia soldadura. En consecuencia, no todas las variedades están disponibles como condensadores SMD.

Los principales tipos de condensadores de montaje superficial son los cerámicos, los de tantalio y los electrolíticos. Todos ellos han sido desarrollados para soportar las altísimas temperaturas de la soldadura.

Condensadores para fines especiales

Los condensadores para fines especiales se utilizan en aplicaciones de alimentación de CA, como los sistemas SAI y CVT de hasta 660 V de CA. La selección de los condensadores adecuados desempeña principalmente un papel importante dentro de la esperanza de vida de los condensadores. Por lo tanto, es totalmente necesario utilizar el valor adecuado del condensador a través de un valor nominal de tensión-corriente para que coincida con la aplicación precisa. Las características de estos condensadores son la robustez, la durabilidad, la resistencia a los golpes, la precisión dimensional y la extrema resistencia.

Tipos de condensadores en los circuitos de CA

Cuando se utilizan condensadores en los circuitos de corriente alterna, los condensadores actúan de forma diferente a las resistencias, ya que las resistencias permiten que los electrones fluyan a través de ellas, lo que es directamente proporcional a la caída de tensión, mientras que los condensadores resisten los cambios de tensión al suministrar o extraer corriente porque se cargan o descargan hacia el nuevo nivel de tensión.

Los condensadores se cargan hacia el valor de la tensión aplicada, que actúa como dispositivo de almacenamiento para mantener la carga hasta que la tensión de alimentación esté presente en toda la conexión de CC. Se suministrará una corriente de carga al condensador para oponerse a cualquier modificación de la tensión.

Por ejemplo, considera un circuito diseñado con un condensador y una fuente de alimentación de CA. Entonces, hay una diferencia de fase de 90 grados entre la tensión y la corriente, y la corriente alcanza su pico 90 grados antes de que la tensión alcance su pico.

La fuente de alimentación de CA genera una tensión oscilante. Cuando la capacitancia es alta, debe fluir un gran suministro para crear una tensión específica sobre las placas y la corriente será mayor.
La frecuencia de la tensión es mayor, y entonces el tiempo disponible es más corto para ajustar la tensión, por lo que la corriente será alta cuando la frecuencia y la capacitancia sean mayores.

Condensadores variables

Un condensador variable es aquel cuya capacidad puede modificarse mecánicamente de forma intencionada y repetida. Este tipo de condensador se utiliza para ajustar la frecuencia de resonancia en los circuitos LC, por ejemplo, para ajustar la radio para la adaptación de la impedancia en los dispositivos sintonizadores de antena.

Condensadores variables
Condensadores variables

Aplicaciones de los condensadores

Los condensadores tienen aplicaciones tanto en electricidad como en electrónica. Se utilizan en aplicaciones de filtrado, sistemas de almacenamiento de energía, arrancadores de motor y dispositivos de procesamiento de señales.

¿Cómo saber el valor de los condensadores?

Los condensadores son los componentes esenciales de un circuito electrónico, sin los cuales el circuito no puede completarse. El uso de los condensadores incluye la suavización de las ondulaciones de la CA en la alimentación, el acoplamiento y desacoplamiento de las señales, como amortiguadores, etc. En los circuitos se utilizan diferentes tipos de condensadores, como el condensador electrolítico, el condensador de disco, el condensador de tantalio, etc. Los condensadores electrolíticos tienen el valor impreso en su cuerpo para poder identificar fácilmente sus pines.

CONDENSADOR DE DISCO

Normalmente, la clavija grande es positiva. La banda negra presente cerca del terminal negativo indica la polaridad. Pero en los condensadores Disc, sólo hay un número impreso en su cuerpo, por lo que es muy difícil determinar su valor en PF, KPF, uF, n, etc. En algunos condensadores, el valor está impreso en términos de uF, mientras que en otros se utiliza un código EIA. 104. Veamos los métodos para identificar el condensador y calcular su valor.

El número del condensador representa el valor de la capacidad en Pico Faradios. Por ejemplo, 8 = 8PF

Si el tercer número es cero, el valor está en P, por ejemplo, 100 = 100PF

Para un número de 3 dígitos, el tercer número representa el número de ceros después del segundo dígito, Por ejemplo, 104 = 10 - 0000 PF

Si el valor se obtiene en PF, es fácil convertirlo en KPF o uF

PF / 1000 = KPF o n, PF / 10, 00000 = uF. Para un valor de capacidad de 104 o 100000 en pF, es 100KpF o n o 0,1uF.

Fórmula de conversión

n x 1000 = PF PF/1000 = n PF/1.000.000 = uF uF x 1.000.000 = PF uF x 1.000.000/1000 = n n=1/1.000.000.000F uF = 1/ 1000.000 F

La letra que aparece debajo del valor de la capacidad determina el valor de la tolerancia.

473 = 473 K

Para un número de 4 dígitos, si los 4el es un cero, entonces el valor de la capacidad está en pF.

Por ejemplo, 1500 = 1500PF

Si el número es sólo un número decimal en coma flotante, el valor de la capacidad está en uF.

Por ejemplo, 0,1 = 0,1 uF

Si se da un alfabeto debajo de los dígitos, representa un decimal y el valor está en KPF o n

Por ejemplo, 2K2 = 2,2 KPF

Si los valores se dan con barras, el primer dígito representa el valor en UF, el segundo su tolerancia y el tercero su tensión nominal máxima

Por ejemplo, 0,1/5/800 = 0,01 uF / 5 % / 800 voltios.

Algunos condensadores de disco comunes son

Valores de los condensadores

Sin un Condensador, el diseño del circuito no estará completo, ya que tiene un papel activo en el funcionamiento de un circuito. El Condensador tiene dos placas de electrodos en su interior separadas por un material dieléctrico como el papel, la mica, etc. ¿Qué ocurre cuando los electrodos del condensador se conectan a una fuente de alimentación? El condensador se carga a su máxima tensión y retiene la carga. El condensador tiene la capacidad de almacenar corriente que se mide en términos de Faradios.

DISCO-CAPS
DISC-CAPS

La capacidad de un condensador depende del área de sus placas de electrodos y de la distancia entre ellas. Los condensadores de disco no tienen polaridad, por lo que pueden conectarse en ambos sentidos. Los condensadores de disco se utilizan principalmente para acoplar/desacoplar las señales. Los condensadores electrolíticos, en cambio, tienen polaridad, de modo que si cambia la polaridad del condensador, éste explotará. Los condensadores electrolíticos se utilizan principalmente como filtros, amortiguadores, etc.

Cada condensador tiene su propia capacidad, que se expresa como la carga del condensador dividida por la tensión. Por tanto, Q/V. Cuando utilizas un condensador en un circuito, hay que tener en cuenta algunos parámetros importantes. El primero es su valor. Selecciona un valor adecuado, ya sea bajo o alto, según el diseño del circuito.

El valor está impreso en el cuerpo de la mayoría de los condensadores en uF o como código EIA. En los condensadores con código de colores, los valores se representan como bandas de colores, y utilizando una tabla de códigos de colores de condensadores, es fácil identificar el condensador. A continuación se muestra la tabla de colores para identificar un condensador codificado por colores.

carta de colores

Mira, al igual que las resistencias, cada banda del condensador tiene un valor. El valor de la Primera banda es el primer número de la carta de colores. Del mismo modo, el valor de la Segunda banda es el Segundo número de la carta de colores. La tercera banda es el multiplicador, como en el caso de una resistencia. La cuarta banda es la Tolerancia del condensador. La Quinta banda es el cuerpo del condensador que representa la tensión de trabajo del condensador. El color Rojo representa 250 voltios y el Amarillo representa 400 voltios.

La tolerancia y la tensión de trabajo son dos factores importantes a tener en cuenta. Ningún condensador tiene la capacidad nominal y puede variar.

Por tanto, utiliza un condensador de buena calidad, como un condensador de tantalio, en circuitos sensibles como los de los osciladores. Si el condensador se utiliza en circuitos de corriente alterna, debe tener una tensión de trabajo de 400 voltios. La tensión de trabajo del condensador electrolítico está impresa en su cuerpo. Selecciona un condensador con una tensión de trabajo tres veces superior a la tensión de alimentación.

Por ejemplo, si la fuente de alimentación es de 12 voltios, utiliza un condensador de 25 o 40 voltios. Para suavizar la tensión, es mejor tomar un condensador de alto valor, como 1000 uF, para eliminar las ondulaciones de la CA casi por completo. En la alimentación de los circuitos de audio, es mejor utilizar un condensador de 2200 uF o 4700 uF, ya que las ondulaciones pueden crear zumbidos en el circuito.

La corriente de fuga es otro problema de los condensadores. Una parte de las cargas se filtrará, aunque el condensador se esté cargando. Esto es un verso en los circuitos de temporizadores, ya que el ciclo de temporización depende del tiempo de carga/descarga del condensador. Existen condensadores de tantalio de baja fuga y los utilizamos en los circuitos de temporizadores.

Comprender la función del condensador de reinicio en el microcontrolador

Un Reset se utiliza para poner en marcha o reiniciar la funcionalidad del microcontrolador AT80C51. Un pin de reinicio sigue dos condiciones para poner en marcha el microcontrolador. Éstas son

  1. La fuente de alimentación debe estar en el rango especificado.
  2. La duración de la anchura del impulso de restablecimiento debe ser de al menos dos ciclos de máquina.

El reinicio debe mantenerse activo hasta que se respeten las dos condiciones.

En este tipo de circuito, el condensador y la resistencia de la alimentación se conectan a la clavija de reinicio nº 9. Mientras el interruptor de alimentación está en ON, el condensador empieza a cargarse. En este momento, el condensador actúa como un cortocircuito al principio. Cuando el pin de reset se pone en ALTO, el microcontrolador pasa al estado de encendido y después de un tiempo la carga se detiene.

Cuando la carga se detiene, el pin de reinicio va a tierra debido a la resistencia. El pin de reinicio debe ir muy alto y luego ir muy bajo, entonces el programa comienza desde el principio. Si esta disposición no tiene el condensador de reinicio o se hubiera dejado sin conectar, el programa se inicia desde cualquier parte del microcontrolador.

Por tanto, se trata de una visión general de los diferentes tipos de condensadores y sus aplicaciones. Ahora ya tienes una idea sobre el concepto de los tipos de condensadores y sus aplicaciones, si tienes dudas sobre este tema o sobre los proyectos eléctricos y electrónicos deja los comentarios a continuación.

Créditos de las fotos

Condensadores cerámicos por hecho en China

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