Capacitores 101

Introdução aos Capacitores

Aqui está um pouco do material seco, apenas para ajudar a entender o que um capacitor é e geralmente faz. Um capacitor é um pequeno (na maioria das vezes) componente elétrico / eletrônico na maioria das placas de circuito que podem executar várias funções. Quando um capacitor é colocado em um circuito com uma corrente ativa, os elétrons do lado negativo se acumulam na placa mais próxima. O negativo flui para o positivo - é por isso que o negativo é o condutor ativo, embora muitos capacitores não sejam polarizados. Uma vez que a placa não pode mais segurá-los, eles são forçados a passar pelo dielétrico e ir para a outra placa, deslocando os elétrons de volta para o circuito. Isso é chamado de descarga. Os componentes elétricos são muito sensíveis às oscilações de tensão e, como tal, um pico de energia pode matar essas peças caras. Condição dos capacitores Voltagem de corrente contínua a outros componentes e, assim, fornecer uma fonte de alimentação estável. A corrente CA é retificada por diodos, portanto, em vez de CA, há pulsos de CC de zero volts ao pico. Quando um capacitor da linha de alimentação é conectado ao aterramento e a CC não passa, mas conforme o pulso preenche a tampa, ele reduz o fluxo de corrente e a tensão efetiva. Enquanto a tensão de alimentação desce a zero, o capacitor começa a vazar seu conteúdo, o que vai suavizar a tensão e a corrente de saída. Portanto, um capacitor é colocado em linha com um componente, permitindo a absorção de picos e vales suplementares, que, por sua vez, mantém uma fonte de alimentação constante para o componente.



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Existe uma infinidade de diferentes tipos de capacitores. Eles são freqüentemente usados ​​de forma diferente em circuitos. Os muito familiares capacitores em forma de lata redonda são geralmente capacitores eletrolíticos. Eles são feitos com uma ou duas folhas de metal, separadas por um dielétrico. O dielétrico pode ser ar (capacitor mais simples) ou outros materiais não condutores. As folhas da placa de metal, separadas pelo dielétrico, são então enroladas de forma semelhante a um Roll-up de frutas e colocadas na lata. Eles funcionam muito bem para filtragem em massa, mas não são muito eficientes em altas frequências.

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Aqui está um capacitor que alguns ainda podem se lembrar dos velhos tempos do rádio. É um capacitor de lata de múltiplas seções. Este em particular é um capacitor de seção quádrupla (4). Tudo isso significa que existem quatro capacitores separados, com valores diferentes, contidos em uma lata.



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Capacitores de disco de cerâmica são ideais para frequências mais altas, mas não são bons para fazer filtragem em massa porque os capacitores de disco de cerâmica ficam grandes em tamanho para valores mais altos de capacitância. Em circuitos onde é vital manter uma fonte de tensão estável, geralmente há um grande capacitor eletrolítico em paralelo com um capacitor de disco de cerâmica. O eletrolítico fará a maior parte do trabalho, enquanto o pequeno capacitor de disco de cerâmica filtrará a alta frequência que o grande capacitor eletrolítico perde.



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Depois, há capacitores de tântalo. Estes são pequenos, mas possuem uma capacitância maior em relação ao seu tamanho do que os capacitores de disco de cerâmica. Eles são mais caros, mas têm bastante utilidade nas placas de circuito de pequenos dispositivos eletrônicos.



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Embora não polares, os capacitores de papel antigos tinham faixas pretas em uma das extremidades. A faixa preta indicava qual extremidade do capacitor de papel tinha alguma folha de metal (que agia como escudo). A extremidade com a folha de metal foi conectada ao solo (ou tensão mais baixa). O principal objetivo da blindagem era fazer com que o capacitor de papel durasse mais.

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Aqui está aquele em que provavelmente estamos mais interessados, quando se trata de iDevices. Eles são muito pequenos em comparação com os capacitores listados anteriormente. São as tampas do Dispositivo de montagem em superfície (SMD). Mesmo assim, eles são miniaturas em tamanho em comparação com os capacitores anteriores, a função ainda é a mesma. Uma das importâncias, além dos valores desses capacitores, é o seu 'pacote'. Há uma padronização para o tamanho desses componentes, ou seja, embalagem 0201 - 0,6 mm x 0,3 mm (0,02 'x 0,01'). O tamanho do pacote para os capacitores SMD de cerâmica segue o mesmo pacote para os resistores SMD. Isso torna quase impossível determinar se é um capacitor ou resistor por visualização. Aqui está uma boa descrição do tamanho individual com base nos números da embalagem.

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SMDs em um PCB



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SMDs grandes

Capacitores de teste

A determinação do valor de um capacitor pode ser realizada de algumas maneiras. O número um, é claro, é uma marcação no próprio capacitor.

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Este capacitor em particular tem uma capacitância de 220μF (micro farad) com uma tolerância de 20%. Isso significa que pode estar em qualquer lugar entre 176 μF e 264 μF. Tem uma tensão nominal de 160V. A disposição dos terminais mostra que é um capacitor radial. Ambos os cabos saem de um lado contra um arranjo axial onde um cabo sai de cada lado do corpo do capacitor. Além disso, a faixa com setas na lateral do capacitor indica a polaridade, as setas estão apontando para o pino negativo .

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Agora, a principal questão aqui é como verifique um capacitor para ver se ele precisa ser substituído.

Para realizar uma verificação em um capacitor enquanto ele ainda está instalado em um circuito, um medidor ESR será necessário. Se o capacitor for removido do circuito, um multímetro configurado como um ohmímetro pode ser usado, mas apenas para realizar um teste de tudo ou nada . Este teste mostrará apenas se o capacitor está completamente morto ou não. Ele vai não determine se o capacitor está em boas ou más condições. Para determinar se um capacitor está funcionando no valor correto (capacitância), um testador de capacitor será necessário. Claro, isso também é verdadeiro para determinar o valor de um capacitor desconhecido.

O medidor usado para este Wiki é o mais barato disponível em qualquer loja de departamentos. Para esses testes, também é aconselhável usar um multímetro analógico. Ele mostrará o movimento de uma forma mais visual do que um multímetro digital que exibe apenas números que mudam rapidamente. Isso deve permitir que qualquer pessoa execute esses testes sem gastar uma fortuna em algo como um medidor Fluke.

Sempre descarregue um capacitor antes de testá-lo, será uma surpresa chocante se isso não for feito. Capacitores muito pequenos podem ser descarregados unindo ambos os cabos com uma chave de fenda. A melhor maneira de fazer isso seria descarregando o capacitor por meio de uma carga. Neste caso, cabos jacaré e um resistor farão isso. Aqui está um ótimo site mostrando como construir ferramentas de descarga.

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Para testar o capacitor com um multímetro, defina o medidor para ler na faixa de ohms alta, algo acima de 10k e 1m ohms. Toque as pontas do medidor nas pontas correspondentes do capacitor, vermelho para positivo e preto para negativo. O medidor deve começar do zero e, em seguida, mover-se lentamente em direção ao infinito. Isso significa que o capacitor está em condições de funcionamento. Se o medidor ficar em zero, o capacitor não está carregando através da bateria do medidor, o que significa que não está funcionando.

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Isso também funcionará com tampas SMD. Mesmo teste com a agulha do multímetro movendo-se lentamente na mesma direção.

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Mais um teste que se pode fazer em um capacitor é um teste de tensão. Sabemos que os capacitores armazenam uma diferença potencial de cargas em sua placa, essas são tensões. Um capacitor tem um ânodo com voltagem positiva e um cátodo com voltagem negativa. Uma maneira de verificar se um capacitor está funcionando é carregá-lo com uma voltagem e, em seguida, ler a voltagem no ânodo e no cátodo. Para isso, é necessário carregar o capacitor com tensão e aplicar uma tensão DC aos cabos do capacitor. Neste caso, a polaridade é muito importante. Se este capacitor tem um condutor positivo e negativo, é um capacitores polarizados (capacitores eletrolíticos). A tensão positiva irá para o ânodo e a negativa irá para o cátodo do capacitor. Lembre-se de verificar as marcações no capacitor a ser testado. Em seguida, aplique uma tensão, que deve ser inferior à tensão para a qual o capacitor está classificado, por alguns segundos. Neste exemplo, o capacitor de 160 V será carregado com uma bateria de 9 V DC por alguns segundos.

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Após o término da carga, desconecte a bateria do capacitor. Use o multímetro e leia a tensão nos condutores do capacitor. A tensão deve ser próxima a 9 volts. A tensão irá descarregar rapidamente para 0 V porque o capacitor está descarregando através do multímetro. Se o capacitor não reter essa tensão, ele está com defeito e deve ser substituído.

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O mais fácil, é claro, será verificar um capacitor com um medidor de capacitância. Aqui está um FRAKO axial GPF 1000μF 40V com 5% de tolerância. Verificar este capacitor com um medidor de capacitância é direto. Nestes capacitores, o fio positivo é marcado. Anexe o terminal positivo (vermelho) do medidor àquele e o negativo (preto) ao oposto. Este capacitor mostra 1038μF, claramente dentro de sua tolerância.

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Testar um capacitor SMD pode ser difícil de fazer com as pontas de prova volumosas. Pode-se soldar agulhas até o final dessas sondas ou investir em algumas pinças inteligentes. A forma preferida seria usando uma pinça inteligente.

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Alguns capacitores não requerem nenhum teste para determinar a falha. Se uma inspeção visual dos capacitores revelar qualquer sinal de protuberâncias, eles precisam ser substituídos. Esta é a falha mais comum em fontes de alimentação. Ao substituir um capacitor, é de extrema importância substituí-lo por um capacitor do mesmo ou de valor superior. Nunca subsidie ​​com um capacitor de menor valor.

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Se o capacitor que vai ser trocado ou verificado não tiver nenhuma marcação, será necessário um esquema. A imagem abaixo de aqui mostra alguns símbolos para capacitores que são usados ​​em um esquema.

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Este trecho de um esquema do iPhone indica o símbolo dos capacitores, bem como os valores desses capacitores.

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Este Wiki é basicamente o básico sobre o que procurar em um capacitor, não está completo de forma alguma. Para aprender mais sobre qualquer um dos componentes eletrônicos comuns, há uma infinidade de bons cursos online e offline disponíveis.

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