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capacità elettrolitici al variare della frequenza

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto Utentecastemas » 13 mar 2020, 12:00

Buongiorno a tutti,
ho acquistato da poco un LCR meter DE-5000, nella misura della capacità di elettrolitici di piccolo valore,
1-4,7-10-22 microF noto forti variazioni di capacità misurata dall'LCR meter al variare della frequenza di test,
per esempio un condensatore da 20 microF a 100Hz scende a 8 microF a 100 kHz.
Questo succede con condensatori di diversi produttori.
Non mi aspettavo queste variazioni.
Ho anche testato due condensatori a nome MIL da 1 e 15 microF, con questi la variazione di capacità è decisamente inferiore, circa il 10%.
Che ne pensate, esperienze in merito ?
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[2] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteKagliostro » 13 mar 2020, 12:40

Ciao Foto Utentecastemas

Posso solo dirti che le variazioni che riscontri non mi stupiscono

le stesse sono in stretta relazione con la qualità dei condensatori in esame

tant'è che ho visto diverse volte dei piccoli poliestere in parallelo con degli elettrolitici

e, per quanto ne sappia io

è una cosa che viene fatta per compensare la differenza di comportamento al variare della frequenza

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[3] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteFedhman » 13 mar 2020, 12:43

L'impedenza dei condensatori cambia al variare della frequenza. Questo è ovvio.
Per i condensatori elettrolitici varia anche la capacità.

Ricordavo di aver intravisto un articolo di recente, è qui:
https://www.signalintegrityjournal.com/ ... tor-values

Dai un'occhiata alla figura 4 per farti una prima idea

Edit: Foto UtenteKagliostro:
è una cosa che viene fatta per compensare la differenza di comportamento al variare della frequenza

l'articolo tratta anche questo tema

Edit 2: non bisogna scordarsi che il modo con cui colleghiamo il condensatore entra a far parte del circuito. Ad esempio su PCB anche brevi tratti di piste che lo collegano al resto del circuito potrebbero avere un'impedenza non trascurabile in certe applicazioni. Qui un altro articoletto che in parte tratta l'argomento:
https://www.signalintegrityjournal.com/articles/1345-on-board-decoupling-capacitor-optimization
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[4] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 13 mar 2020, 14:59

Una spiegazione grossolana (forse corretta) è la seguente:
Nei condensatori elettroitici, lo strato isolante è costiuito da molecole di ossido deposte con un
procedimento elettrolitico. Tali molecole costiuiscono un dipolo elettrico: sottoposto a un campo elettrico si orientano accumulando energia in forma meccanico-elastica?
Dette molecole hanno anche una massa, quando sottoposte a un campo elettrico che ad alta frequenza, si orientano vibrando, ma per la loro massa vibrano di meno all'aumentare della frequenza e quidi si orientano di meno e la capacità del condensatore si riduce.

Qualcuno obietterà: come mai i condensatori ceramici funzionano a frequenze più elevate ?
Anche loro dovrebbero avere il dielettrico composto da ossidi..
NON SO RISPONDERE aspetto di leggere info da altri più informati di me. :oops:

Mia considerazione:
con la specializzazione del lavoro. siamo abituati come elettronici a leggere le caratteristiche dei componenti per utilizzarli, ma non ci curiamo dei principi fisici sottostanti.
Deleghiamo la conoscenza ai fisici o ai tecnologhi dei componenti.
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[5] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 13 mar 2020, 18:07

Non sono del tutto convinto del mio racconto precedente.

Ecco una altra tecnostoria:

Condensatori elettrolitici, perché costituiti da due lamine metalliche, supponiamo alluminio,
separate da un elettrolita liquido. Facendo passare corrente (attivazione del condensatore durante la fabbricazione) si generara elettrolisi che provoca un deposito di ossido di alluminio su una delle lamina (non so se il catodo o l'anodo).
Lo stato di ossido costiuisce il dielettrico del condensatoere e impedisce l'ulteriore passaggio di corrente.
Il passaggio di corrente nell'elettrolita non avviene tramite elettroni ma tramite ioni ossia gruppi chimici di solito con carica negativa (per esempio SO4-) , quindi avviene spostando materia (i gruppi chimici), i gruppi chimici hanno massa e impiegano tempo a spstarsi. Quando si applica una tensiono alternata di frequenza elevata gli ioni vibrano ma stanno fermi e non conducono.
Forse il mio racconto spiega l'aumento della resistenza serie equivalente (ESR) all'aumento della frequenza, da cui deriva solo in parte la diminuzione della capacità.

Forse il meccanismo è ancora un altro.... :oops:
O_/
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[6] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteTITAN » 13 mar 2020, 18:08

Secondo me c'è anche un problema di rapporto capacità - frequenza nel senso che si può applicare 100 kHz a 1 KpF o a 100 KpF ma trovo fuori luogo 100 kHz con decine di microFarad o addirittura ancora più alta.
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[7] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto Utentecastemas » 14 mar 2020, 18:41

Grazie per i vostri interventi,
che un elettrolitico reale abbia delle componenti parassite come induttanza e resistenza serie è ben noto anche a mè, infatti in parallelo è normale montare capacità di altro tipo , ceramico, poliestere ecc.. però di valore molto inferiore che quindi non compensano la perdita di capacità dell'elettrolitico all'aumentare della frequenza.
Quello che mi lascia perplesso è che i costruttori non indicano nelle specifiche questa variazione di capacità ma solo il valore dell'ESR a 100KHz , parametro importante per applicazioni switching.
Credo che MarcoD abbia almeno in parte centrato il motivo di questo comportamento, le mie cognizioni di elettro fisica e inglese non sono tali da dare un giudizio.
Si trova comunque parecchia documentazione sui siti dei vari costruttori : Panasonic, Kemet, Nichicon, ecc..
questo documento per esempio di Kemet :


Tutto questo vale comunque per i classici elettrolitici in alluminio ma sono disponibili anche elettrolitici con particolari caratteristiche come quelli polimerici.

Mi farebbe piacere che qualcun altro in possesso di LCR meter posti qui i risultati di qualche misura.
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[8] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteTITAN » 14 mar 2020, 21:42

Mettere capacità in parallelo molto diverse spesso é per fare dei filtri a largo spettro.
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[9] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 14 mar 2020, 23:59

Kagliostro ha scritto: ...ho visto diverse volte dei piccoli poliestere in parallelo con degli elettrolitici e, per quanto ne sappia io è una cosa che viene fatta per compensare la differenza di comportamento al variare della frequenza...

Già, peccato però che abbia poco senso; vedi qui p. es.
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[10] Re: capacità elettrolitici al variare della frequenza

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 15 mar 2020, 14:43

claudiocedrone ha scritto:Già, peccato però che abbia poco senso; vedi qui p. es.

Ricordo quella discussione, bella e istruttiva.
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