L'un des composants passifs les plus répandus est le condensateur, présent dans presque tous les appareils électroniques jamais fabriqués. Les condensateurs ont un certain nombre d'applications essentielles dans la conception de circuits, offrant des options de filtre flexibles, une réduction du bruit, des capacités de stockage de l'énergie et de détection aux concepteurs.
Filtrer les applications
Combinés aux résistances, les condensateurs sont souvent utilisés comme élément principal des filtres sélectifs en fréquence. Les conceptions et les topologies de filtre disponibles sont nombreuses et peuvent être adaptées à la fréquence et aux performances en sélectionnant les valeurs et la qualité de composant appropriées. Certains des types de conception de filtre incluent:
- Filtre passe-haut (HPF)
- Filtre passe-bas (LPF)
- Filtre passe-bande (BPF)
- Filtre d'arrêt de bande (BSF)
- Filtre coupe-bande
- Tout filtre passe
- Filtre d'égalisation
Condensateurs de découplage / by-pass
Les condensateurs jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement stable de l’électronique numérique en protégeant les puces sensibles du bruit sur le signal d’alimentation, susceptible de provoquer des comportements anormaux. Les condensateurs utilisés dans cette application sont appelés des condensateurs de découplage et doivent être placés aussi près que possible de chaque puce pour être plus efficaces, car toutes les traces de circuit agissent comme des antennes et captent le bruit de l'environnement. Les condensateurs de découplage et de dérivation sont également utilisés dans toutes les zones d'un circuit pour réduire l'impact global du bruit électrique.
Condensateurs de couplage ou de blocage CC
Étant donné que les condensateurs ont la capacité de transmettre des signaux alternatifs tout en bloquant le CC, ils peuvent être utilisés pour séparer les composantes CA et CC d'un signal. La valeur du condensateur n’a pas besoin d’être précise ou précise pour le couplage, mais elle doit être élevée car la réactance du condensateur détermine les performances dans les applications de couplage.
Condensateurs amortisseurs
Dans les circuits où une charge à haute inductance est entraînée, telle qu'un moteur ou un transformateur, de fortes pointes transitoires de puissance peuvent se produire lorsque l'énergie stockée dans la charge inductive est soudainement déchargée, ce qui peut endommager les composants et les contacts. L'application d'un condensateur peut limiter ou atténuer la pointe de tension sur le circuit, ce qui rend le fonctionnement plus sûr et le circuit plus fiable. Dans les circuits de faible puissance, il est possible d’utiliser une technique d’arrêt pour empêcher les pointes de créer des interférences de radiofréquences indésirables pouvant provoquer un comportement anormal dans les circuits et rendre difficile la certification et l’approbation du produit.
Condensateurs de puissance pulsés
À la base, les condensateurs sont effectivement de minuscules batteries et offrent des capacités de stockage d'énergie uniques allant au-delà de celles des batteries à réaction chimique. Lorsque de grandes quantités d'énergie sont nécessaires dans un court laps de temps, les grands condensateurs et les batteries de condensateurs constituent une option supérieure pour de nombreuses applications. Les batteries de condensateurs sont utilisées pour stocker de l'énergie pour des applications telles que les lasers à impulsions, les radars, les accélérateurs de particules et les pistolets à rail. Une application courante du condensateur de puissance à impulsions est le flash sur un appareil photo jetable qui est chargé, puis rapidement déchargé à travers le flash, fournissant une impulsion de courant importante.
Applications de circuits résonants ou accordés
Bien que des résistances, des condensateurs et des inductances puissent être utilisés pour fabriquer des filtres, certaines combinaisons peuvent également entraîner une résonance amplifiant le signal d'entrée. Ces circuits sont utilisés pour amplifier les signaux à la fréquence de résonance, créer une haute tension à partir d’entrées basse tension, en tant qu’oscillateurs et en tant que filtres accordés. Dans les circuits résonnants, vous devez choisir avec soin des composants capables de résister aux tensions que les composants voient à travers eux, sinon ils tomberont rapidement en panne.
Application de détection capacitive
La détection capacitive est récemment devenue une caractéristique courante des dispositifs électroniques grand public avancés, bien que des capteurs capacitifs soient utilisés depuis des décennies dans diverses applications pour les positions, l’humidité, le niveau de fluide, le contrôle de la qualité de fabrication et l’accélération. La détection capacitive fonctionne en détectant une modification de la capacité de l'environnement local par une modification du diélectrique, une modification de la distance entre les plaques du condensateur ou une modification de la surface d'un condensateur.
Sécurité des condensateurs
Quelques précautions de sécurité doivent être prises avec les condensateurs. En tant que composants de stockage d'énergie, les condensateurs peuvent stocker des quantités dangereuses d'énergie pouvant causer des décharges électriques mortelles et endommager des équipements, même si le condensateur a été débranché du secteur pendant une période de temps considérable. Pour cette raison, il est toujours judicieux de décharger les condensateurs avant de travailler sur des équipements électriques.
Les condensateurs électrolytiques ont tendance à échouer violemment dans certaines conditions, en particulier si la tension d'un condensateur électrolytique polarisé est inversée. Les condensateurs utilisés dans les applications haute tension et haute tension peuvent également subir une défaillance violente lorsque les matériaux diélectriques se décomposent et se vaporisent.
