Capacitores
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Têm como principal função armazenar cargas elétricas em seu interior, usando um sistema de carga e descarga. Quando se trata em desenvolvimento de pcbs, os capacitores aparecem nos circuitos principalmente como capacitores de desacoplamento, que agem como um “buffer”, filtrando picos de tensão, e mantendo sempre uma baixa impedância. Além disso, capacitores também são 7 8 usados para estabilizar níveis de tensão e estabilizar as ondulações da fonte de tensão.
Os capacitores possuem diversos parâmetros necessários para os entender, tensão de operação, capacitância, ESR e ESL.
A tensão de operação é bem auto explicativa, ela basicamente dita a maior tensão que o capacitor suporta até falhar.
A capacitância do capacitor é o quanto de carga ele consegue armazenar, e ela pode ser usada com a seguinte equação para achar a carga no capacitor C * V = Q Sendo C a capacitância, V a tensão aplicada no capacitor e Q a carga.
O ESR e ESL são a resistência e indutância em série equivalentes.
O capacitor eletrolítico é bastante aplicado devido à sua alta capacidade de armazenar cargas, ou seja, a sua capacitância. Isso porque o dielétrico do capacitor eletrolítico é mais fino do que os dielétricos dos capacitores cerâmicos por exemplo. Seus terminais possuem uma polaridade a ser respeitada.
Em sua composição, é possível encontrar duas folhas de alumínio e duas folhas de papel com eletrólito, enroladas juntas. O uso desse eletrólito passa a ser chamado de proto capacitor e será conectado a uma fonte de corrente, resultando em uma oxidação do ácido na placa de alumínio. O capacitor eletrolítico possui capacitância de 0,47 UF até um valor máximo de 10 mF
Aplicações: Sua aplicação é variada mas são bastante utilizados em circuitos de corrente contínua. Eles são amplamente utilizados na eletrônica de potência, principalmente para formar barramentos CC, a fim de balancear as diferenças instantâneas de energia entre a fonte e a carga e minimizar a ondulação de tensão no barramento. Também são muito usados para filtrar fontes de tensão.
Esse tipo de capacitor normalmente pode ser encontrado em um formato de disco pequeno e possui uma composição simples, sendo formado por um material dielétrico de cerâmica do qual conta com um alto poder isolante em seus dois lados metalizados. De forma geral, o capacitor cerâmico pode ser visto no mercado com uma capacitância de 2,2 pF até 0,1 F. Em casos específicos, é possível utilizar capacitores de cerâmica que podem chegar a 2 KV de tensão elétrica.
Aplicações: Diferentemente de capacitores eletrolíticos, capacitores cerâmicos são utilizados para baixas necessidades de capacitância e podem ser alimentados com altos valores de tensão e em corrente alternada, pois não possuem polaridade. Além disso, são geralmente usados em circuitos com frequências elevadas.
Devido às suas características vantajosas, os capacitores cerâmicos são utilizados em uma grande variedade de aplicações, porém é comum os encontrar em circuitos de radiofrequência, dispositivos de compensação e sistemas de filtragem.
Dielétricos de capacitores cerâmicos
Os capacitores cerâmicos possuem diversos dielétricos com especificações diferentes. O tipo de dielétrico basicamente indica qual a temperatura máxima e mínima e a mudança de capacitância em relação a temperatura:
Comportando-se igual ao capacitor de cerâmica, os capacitores feitos de poliéster também não contam com polaridade alguma, porém possuem uma alta capacitância que os tornam componentes ótimos para utilizar em circuitos com altas potências.
Nesse tipo, o material dielétrico é de plástico mesmo (podendo ser polipropileno, poliéster, etc) e se apresenta envolto entre conectores de metal. Por ter esse tipo de material em sua composição, o capacitor de poliéster conta com uma vida útil superior ao do capacitor ceramico e conta com uma alta tolerância a temperaturas elevadas.
Aplicações:
Circuitos onde o capacitor precisa lidar com altos níveis de corrente de pico;
Filtragem, onde não são necessários altos níveis de tolerância;
Aplicações gerais de acoplamento e desacoplamento e bloqueio DC;
Fontes de alimentação onde os níveis de capacitância muito altos e capacitores eletrolíticos não são necessários.
São capacitores que possuem polaridade e uma tensão limite muito inferior aos outros modelos, porém com uma grande variedade de capacitância. Além disso, o capacitor pode explodir caso aplicado a uma sobretensão ou alimentação reversa, podendo danificar o seu circuito, e o tântalo é um material que se torna tóxico quando inflamado. Este capacitor pode trabalhar com uma faixa de temperatura elevada, e com uma vida útil maior que os demais, além de ter a melhor relação de capacitância por tamanho e possuir baixa corrente de fuga.
Aplicações: Os capacitores de tântalo oferecem vários benefícios e, portanto, são utilizados em várias aplicações:
Particularmente em eletrônicos modernos para maior estabilidade para suportar uma variedade de temperaturas e frequências, confiabilidade a longo prazo e eficiência volumétrica recorde;
Circuito de amostragem e retenção para obter longa duração de retenção;
Desacoplamento do trilho da fonte de alimentação, oferecendo maior eficiência com menor ESR ( alta resistência em série equivalente).
A sua capacitância é alterada através da área de contato entre um rotor e um estator: conforme a área aumenta, a capacitância aumenta. Outro fator que altera o valor de capacitância é a quantidade de chapas metálicas que compõem o estator e o rotor, que influenciam proporcionalmente na variação da capacitância. A construção básica pode ser vista na imagem a seguir.
Aplicações: Os capacitores variáveis são geralmente utilizados em ajuste fino em circuitos internos em que depois de realizado o ajuste não há necessidade de se alterar novamente, como um, fator de calibração por exemplo, em sintonia de radiofrequências, pequenos circuitos temporizadores, etc.
