Конденсаторы Panasonic. Часть 1. Алюминий
21 июня 2019
Виктор Чистяков (г. Малоярославец)
Известная уже 100 лет своими инновациями компания Panasonic даже в столь традиционные изделия как алюминиевые электролитические конденсаторы ухитряется вносить оригинальные и полезные конструктивные дополнения.
Всемирно известная компания Panasonic, основанная 7 марта 1918 года, сегодня разрабатывает и выпускает огромный ассортимент электронных товаров коммерческого и бытового назначения. При этом Panasonic уделяет особое внимание развитию собственного производства качественной и надежной элементной базы. Модельный ряд электронных компонентов Panasonic включает в себя как активные, так и пассивные компоненты. Среди последних можно выделить резисторы, дроссели и конденсаторы. Panasonic выпускает: чип-резисторы и сборки общего назначения, прецизионные резисторы, а также чип-резисторы для измерения тока. Индуктивные компоненты представлены силовыми экранированными SMD-дросселями на основе композитного металла (семейство ETQP), способными работать на больших токах. Отдельно можно выделить инновационное направление Panasonic, занимающееся разработкой и производством решений по отводу тепла, основу которого составляют специальные графитовые листы (семейство PGS). Емкостное направление Panasonic выпускает полимерные, пленочные и классические электролитические конденсаторы, о которых пойдет речь.
Алюминиевые электролитические конденсаторы Panasonic
Более подробно в этом обзоре рассматриваются два типа электролитических конденсаторов из предлагаемого Panasonic ассортимента с широким диапазоном емкостей и рабочих напряжений (рисунок 1).

Рис. 1. Алюминиевые электролитические конденсаторы Panasonic
Конденсаторы традиционного типа в алюминиевых корпусах с проволочными (радиальными) выводами дополнены повсеместно востребованными в современной мобильной электронике компонентами для поверхностного монтажа (SMD) (рисунок 2). Обладая малым ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением), конденсаторы Panasonic, допускающие большой пульсирующий ток при длительном сроке службы и рабочей температуре до 125°C, могут использоваться во многих изделиях, включая аудио-/видеотехнику, телекоммуникационное, автомобильное и промышленное оборудование, робототехнику.
Известно, что к основным достоинством алюминиевых электролитических конденсаторов относится большая емкость в достаточно ограниченных габаритных размерах, что имеет особое значение при создании разнообразных компактных устройств, а также мощных приводов и импульсных источников питания различного назначения.
Компания Panasonic выпускает алюминиевые электролитические конденсаторы со штыревыми (радиальными) выводами, а также безвыводные (SMD) для поверхностного монтажа. Классическая структура заполненного раствором электролита конденсатора SMD в исполнении Panasonic представлена на рисунке 2. Конденсатор с радиальными выводами отличается наличием пластиковой оболочки, а тонкие бороздки на крышке корпуса предотвращают последствия взрыва конденсатора.

Рис. 2. Структура алюминиевых электролитических конденсаторов Panasonic
Основные характеристики
Руководствуясь при подборе электролитического конденсатора величиной емкости, номинальным и максимальным рабочим напряжением, следует также учитывать ESR, допустимый пульсирующий ток (Rated Ripple Current), временной ресурс эксплуатации (Endurance) и прочие параметры.
ESR определяет омическое сопротивление конденсатора переменному току. Превышение максимально допустимого пульсирующего тока вызывает дополнительный нагрев конденсатора и сокращает его срок службы, который описывается справочным параметром Endurance, определяющим изменение емкости, тангенса угла потерь и постоянного тока утечки после работы в течение заданного промежутка времени в пределах номинального напряжения.
Измеряемый в часах реальный рабочий ресурс (Endurance) электролитического конденсатора в значительной степени зависит от температуры эксплуатации. Как правило, снижение этой температуры на каждые 10°C удваивает ожидаемый рабочий ресурс. А выход за рамки рабочего диапазона температур быстро приводит к ухудшению основных параметров и может привести к повреждению конденсатора.
В процессе проектирования электронных устройств необходимо учитывать возможность перегрева из-за повышения температуры окружающей среды и теплового излучения от мощных транзисторов, микросхем и резисторов. Поэтому избегайте расположения на печатной плате мощных источников тепла вблизи от конденсаторов, включая противоположную сторону платы. Рост температуры внутри конденсатора зависит также от уровня и частоты пульсаций тока.
Вычислить ожидаемую продолжительность в часах рабочего ресурса конденсатора можно по формуле 1:
$$L_{2}=L_{1}\times 2^\frac{T_{1}-T_{2}}{10}\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$
- L1 – гарантируемый рабочий ресурс при температуре T1;
- L2 – ожидаемый рабочий ресурс при температуре T2;
- T1 – максимальная паспортная температура эксплуатации + рост температуры из-за номинального пульсирующего тока (°C);
- T2 – фактическая рабочая температура, температура окружающей среды + повышение температуры из-за пульсаций тока (° C).
На рисунке 3 графически демонстрируются ресурсные возможности конденсаторов (в часах и годах) в зависимости от температуры окружающей среды. Соответственно, срок службы конденсатора сокращается в три раза при круглосуточной работе относительно 8-часового режима эксплуатации.

Рис. 3. График вычисления рабочего ресурса электролитических конденсаторов Panasonic
Использование конденсаторов по истечении времени рабочего ресурса запрещается в связи с быстрым изменением их характеристик, грозящих коротким замыканием, вспучиванием верхней крышки или утечкой горючего и электропроводящего электролита из-за повышенного давления внутри. В экстремальных условиях может произойти даже взрыв и возгорание.
Максимально возможный рабочий ресурс конденсаторов не может превышать 15 лет из-за старения резиновых прокладок
Представленная на рисунке 4 эквивалентная схема конденсатора включает четыре элемента:
- емкость самого конденсатора (С);
- эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) – сумма индуктивных элементов, включая выводы;
- подключенное параллельно емкости высокое сопротивление для постоянного тока (Rp);
- эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), которое объединяет комбинированные резистивные эффекты в единый элемент.

Рис. 4. Эквивалентная схема электролитического конденсатора
Rp определяет постоянный (DC) ток утечки конденсатора, а ESR является паразитным сопротивлением для переменного тока (AC). ESR зависит от частоты, температуры, а также меняется по мере старения компонентов.
Схемотехника
Чтобы ускорить и упростить разработку новых устройств, на сайте Panasonic имеется удобный отладчик для создаваемых LC-фильтров (рисунок 5). Этот инструмент способен реально помочь при выборе конденсатора необходимого типа, он позволяет оперативно выбирать конфигурацию электрической цепи и количество устанавливаемых параллельно и последовательно конденсаторов и индуктивностей. Результатом симуляции LC-цепей становится график АЧХ-фильтра.

Рис. 5. Симулятор Panasonic для расчета LC-цепей с выбором компонентов
Использование двух или более последовательно или параллельно соединенных конденсаторов может вызывать определенные проблемы.
У параллельно соединенных конденсаторов может наблюдаться дисбаланс нагрузки для токовых пульсаций. Тщательный анализ подключения может минимизировать возможный чрезмерный пульсирующий ток через конденсатор.
Разница в токах утечки у последовательно соединенных двух и более конденсаторов может вызвать дисбаланс напряжений, предотвратить который поможет использование параллельного делителя из шунтирующих резисторов.
Разработчики схем должны учитывать, что электрические характеристики конденсатора могут меняться из-за колебаний температуры и/или частоты напряжения.
При повышенной температуре ток утечки и емкость увеличиваются, а эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) уменьшается. При пониженных температурах ток утечки и емкость уменьшаются, а ESR увеличивается.
Электролитические конденсаторы, как правило, имеют полярность (метка на корпусе означает минус), но есть и неполярные серии конденсаторов (Bipolar), которые устанавливают в цепях с изменяющейся или неопределенной полярностью. Не допускается использование неполярных электролитических конденсаторов в цепях переменного тока. При установке полярных конденсаторов следует тщательно соблюдать полярность подключения, ее нарушение грозит взрывом конденсатора.
Обзор серий
Представленные ниже таблицы 1 и 2, а также диаграммы на рисунках 6…9, дают общее представление о серийном составе двух семейств электролитических конденсаторов Panasonic и призваны помочь в выборе этих компонентов.
Таблица 1. Электролитические конденсаторы Panasonic типа SMD
Серия | Рабочая температура, ℃ | Ресурс, ч | Особенности серии | Рабочее напряжение, В | Номинальная емкость, мкФ |
---|---|---|---|---|---|
S-V* | -40…85 | 2000 | Ресурс 2000 ч при 85℃ | 6,3…50 | 1…1500 |
HA-V* | -40…105 | 1000 | Ресурс 1000 ч при 105℃ | 6,3…50 | 1…1500 |
HA-V | -40…105 | 1000 | Ресурс 1000 ч при 105℃ | 6,3…100 | 1…1500 |
HB-V* | -40…105 | 2000 | Ресурс 2000 ч при 105℃ | 6,3…50 | 1…1500 |
HB-V | -40…105 | 2000 | Ресурс 2000 ч при 105℃ | 4…50 | 1…470 |
TC-V* | -40…125 | 2000… 3000 | Большой ток пульсаций; ресурс 2000…3000 ч при 125℃ | 10…35 | 47…470 |
HC-V | -40…105 | 3000 | Ресурс 3000…5000 ч при +105℃ | 6,3…50 | 1…1000 |
HD-V* | -40…105 | 5000 | Ресурс 5000 ч при 105℃ | 6,3…100 | 1…1000 |
TCU-V* | -40…125 | 3000 | Миниатюрные (на 20…40% меньше, чем серия TP) | 10…35 | 220…680 |
HD-V* | -55…105 | 5000 | Ресурс 5000 ч при 105℃; tgδ 12,5…18 | 6,3…35 | 680…7500 |
FC-V* | -40…105 | 1000 | Ресурс 1000 ч при 105℃; низкий ESR | 6,3…35 | 1…1500 |
FC-V | -40…105 | 1000 | Ресурс 1000 ч при 105℃; низкий ESR | 6,3…50 | 1…1500 |
FK-V* | -55…105 | 2000 | Малые габариты и низкий ESR (в с сравнении FC-V) | 6,3…35 | 4,7…1500 |
FK-V*, средний размер | -55…105 | 5000 | Малые габариты и низкий ESR (в сравнении c FC-V) | 6,3…100 | 47…6800 |
FK-V | -55…105 | 2000…5000 | Малые габариты и низкий ESR (в сравнении с FC-V) | 6,3…100 | 3,3…1500 |
FKS-V* | -55…105 | 2000 | Малые габариты (в сравнении с FK-V) | 6,3…50 | 10…1800 |
FT-V* | -55…105 | 2000…5000 | Малые габариты (в сравнении с FK-V) | 6,3…50 | 10…2200 |
FP-V* | -55…105 | 2000 | Низкий ESR (в сравнении c FK-V) | 6,3…50 | 10…1800 |
TG-V | -40…125 | 1000…2000 | Ресурс 1000…2000 ч при 125℃ | 10…100 | 10…4700 |
TK-V*, средний размер | -40…125 | 2000 | Низкий ESR и длительный ресурс (в сравнении c TG-V) | 10…100 | 47…4700 |
TK-V | -40…125 | 3000 | Низкий ESR и длительный ресурс (в сравнении c TG-V) | 10…35 | 47…470 |
TP-V* | -40…125 | 3000 (D8:2000) | Низкий ESR (в сравнении c TK-V) | 10…35 | 47…470 |
TQ-V* | -40…125 | 2000 | Малые габариты (в сравнении c TK-V) | 35 | 47…100 |
EB-V | -25…105 | 3000…5000 | Высокое напряжение; при 105℃ гарантия 3000…5000 ч | 160…450 | 2,2…100 |
S-V | -40…85 | 2000 | Стандарт, при 85℃ гарантия 2000 ч | 4…100 | 1…1500 |
FKS-V*, средний размер | -55…105 | 5000 | Большая емкость (на 20… 80% выше, чем у серии FK) | 6,3…35 | 750…13000 |
TP-V*, средний размер | -55…125 | 4000 (J16, R16: 3000) | Большой ток пульсаций (в 2…5 раз выше, чем у серии ТК); низкий ESR (на 40…70% ниже в сравнении c TK); большая емкость (до 80% больше чем у ТК) | 25…80 | 390…3300 |
* – Допустима высокотемпературная пайка. |
В таблице 1 представлен полный перечень конденсаторов Panasonic типа SMD с основными параметрами. В диаграмме на рисунке 6 визуально отображен весь серийный ряд, сгруппированный по отличительным признакам.
В таблице 2 представлен перечень конденсаторов с радиальными выводами с основными параметрами, а на диаграмме рисунка 7 визуально отображен весь серийный ряд, сгруппированный по отличительным признакам.
Таблица 2. Электролитические конденсаторы Panasonic с радиальными выводами
Наименование | Рабочая температура,℃ | Ресурс, ч | Особенности серии | Рабочее напряжение, В | Номинальная емкость, мкФ |
---|---|---|---|---|---|
FP-A | -55…105 | 4000…5000 | Большой ток пульсаций; большая емкость | 25…35 | 510…2000 |
FC-A | -55…105 | 3000…5000 | Низкий импеданс | 6,3…100 | 2,2…15000 |
FK-A | -55…105 | 4000…5000 | Низкий импеданс (на 10…30% меньше чем в серии FC | 6,3…35 | 180…12000 |
FM-A | -40…105 | 4000…7000 | Низкий импеданс | 6,3…50 | 22…6800 |
FR-A | -40…105 | 5000…10000 | Низкий импеданс | 6,3…100 | 4,7…8200 |
ED-A | -25…105 | 8000…10000 | Большой ток пульсаций (на ВЧ) | 160…450 | 10…330 |
EB | -40 (-25)…105 | 5000…10000 | Длительный ресурс; низкий профиль | 10…63 | 0,47…3300 |
EE-A | -25…105 | 8000…10000 | Большой ток пульсаций | 160…450 | 10…330 |
TP-A | -40…135 | 3000…5000 | Большой ток пульсаций (на 20…40% больше чем в серии TA | 25…35 | 100…5100 |
-40…125 | 2000 | ||||
HD-A | -55…105 | 2000 | Миниатюрные размеры | 10…50 | 2,2…22000 |
NHG-A | -55 (-25)…105 | 1000…2000 | При 105℃ стандартный ресурс 1000 ч, 2000 ч | 6,3…450 | 1…22000 |
GA-A | -55…105 | 1000 | Высота 7 мм | 10…50 | 1,5…220 |
GA-A (неполярный) | -40…105 | 2000 | Неполярный, работает при 105℃ | 6,3…50 | 1,5…330 |
M-A | -40 (-25)…85 | 2000 | При 85℃, стандартный ресурс 2000 ч | 6,3…450 | 1…22000 |
SU-A (неполярный) | -40…85 | 2000 | Неполярный, работает при 85℃ | 6,3…50 | 2,2…6800 |
KA-A | -40…85 | 1000 | Высота 7 мм | 4…50 | 2,2…470 |
KA-A (неполярный) | -40…85 | 1000 | Высота 7 мм | 4…50 | 2,2…100 |
FS-A | -40…105 | 5000…10000 | Низкий импеданс; миниатюрный размер | 6,3…100 | 27…10000 |
KS-A | -40…85 | 1000 | Высота 5 мм | 4…50 | 2,2…330 |
TA-A | -40…125 | 2000 | Нагрев: 1000 циклов; оболочка: полиэстер | 10…63 | 2,2…4700 |
KS-A (неполярный) | -40…85 | 1000 | Высота 5 мм | 6,3…50 | 2,2…47 |
Требующаяся при заказе расшифровка артикулов электролитических конденсаторов Panasonic с радиальными выводами дана на рисунке 8.
Первые три буквы предназначены для классификации продукта. Далее следует двухбуквенное обозначение серии. Следующие два знака (цифра и буква) выделены для кодирования номинального рабочего напряжения. Затем следует закодированная тремя цифрами емкость конденсатора. Далее опционально используется до двух знаков кодирования с особенностями формовки выводов и упаковки в ленту.
Во многом схожа расшифровка заказного артикула конденсаторов Panasonic типа SMD, представленная на рисунке 9. В позиции Х опционально (одной или двумя буквами) кодируется размер конденсатора, а последняя буква артикула определяет особенности ленточной упаковки конденсаторов.
Заключение
Высококачественные электролитические алюминиевые конденсаторы Panasonic отличаются повышенной надежностью, длительным сроком службы, низким импедансом и выдерживают большой ток пульсаций.
Компания продолжает вкладывать финансовые средства в предприятия по выпуску электронных компонентов и, что особенно важно, в разработку новой продукции. Поэтому следует ожидать дальнейшего улучшения всех значимых параметров и у семейства электролитических конденсаторов Panasonic.
Литература
https://eu.industrial.panasonic.com/
Наши информационные каналы