Electrónica Básica 15 – Cómo seleccionar un condensador

En el artículo anterior, analizamos varios tipos de condensadores. Ahora, analicemos la selección de un condensador para una aplicación particular. Generalmente, seleccionar un capacitor no es una tarea difícil a menos que tenga requisitos de circuito específicos. Los ingenieros a menudo tienen a mano una capacitancia nominal derivada para un circuito o necesitan usar capacitancia con un CI o componente activo. La mayoría de los circuitos integrados (como 555, circuitos integrados de microcontroladores, etc.) recomiendan valores de capacitancia especificados en sus hojas de datos para diferentes aplicaciones.

A menos que existan requisitos de circuito específicos y la capacitancia requerida esté en picofaradios, se puede usar un capacitor cerámico. Si la capacitancia requerida está en nanofaradios, los capacitores MLC (Cerámica multicapa) pueden ser ciegamente confiables. Si la capacitancia requerida está en microfaradios, los capacitores electrolíticos de aluminio son una opción común. Para un rango de temperatura más amplio y robustez, se pueden utilizar condensadores de vidrio y mica.

Además de la capacitancia nominal, la tensión nominal es el segundo parámetro más importante que debe tenerse en cuenta. La tensión nominal del condensador siempre debe ser al menos 1,5 veces o el doble de la tensión máxima que se puede encontrar en el circuito. Los condensadores no son tan fiables como las resistencias. Se dañan fácilmente cuando el voltaje aplicado se acerca a su clasificación máxima.

Si un circuito tiene requisitos específicos, será necesario considerar muchos otros factores. Son preferibles diferentes tipos de condensadores para circuitos y aplicaciones específicos. Las aplicaciones preferidas de los diferentes tipos de condensadores se resumen en la siguiente tabla:
Seleccionar un condensador

Además de la idoneidad de diferentes condensadores para aplicaciones específicas, otros factores importantes que se pueden considerar incluyen los siguientes:

  • Tolerancia : se debe comprobar si el funcionamiento del circuito depende de la capacitancia de precisión. Se debe utilizar un condensador con la tolerancia más baja si se requiere una capacitancia estrecha. La capacitancia de un capacitor nunca variará más allá de su tolerancia nominal a menos que esté dañado debido a un voltaje excesivo o condiciones ambientales.
  • Rango de temperatura de funcionamiento y coeficiente de temperatura : si el circuito es sensible a la temperatura o no se espera que la capacitancia varíe más allá de un límite en un rango de temperaturas, se debe considerar su rango de temperatura de funcionamiento y coeficiente de temperatura. La magnitud del cambio en la capacitancia debe calcularse basándose en el coeficiente de temperatura y la curva de temperatura. La sensibilidad a la temperatura de un circuito también se puede abordar utilizando condensadores de coeficiente de temperatura positivo y negativo juntos. En este caso, se debe calcular la variación máxima de la capacitancia en un rango de temperaturas.
  • Dependencia de la frecuencia : muchos condensadores tienen su capacitancia dependiente de la frecuencia y pueden no ser adecuados para un rango específico de frecuencias. Dependiendo del circuito, se debe considerar esencialmente la dependencia de la capacitancia de la frecuencia.
  • Pérdidas operativas : las pérdidas operativas pueden ser un factor importante cuando los circuitos requieren eficiencia energética (como los circuitos que funcionan con baterías). Para tales circuitos, se debe realizar una selección cuidadosa de los capacitores considerando su factor de disipación (pérdida de potencia típica en porcentaje), absorción dieléctrica, corriente de fuga o resistencia de aislamiento y autoinductancia. Todas estas pérdidas deben minimizarse para mejorar la eficiencia y la duración de la batería del circuito.
  • Corriente de ondulación y voltajes de pulso : estas son comprobaciones muy importantes. El circuito debe manipularse para voltajes pulsantes y corriente de ondulación máxima. Se debe elegir un condensador con corriente de rizado y voltaje de trabajo apropiados.
  • Polaridad y voltaje inverso : si se utiliza un condensador electrolítico en el circuito, debe conectarse en la dirección correcta. Su clasificación de voltaje inverso debe ser al menos el doble del voltaje inverso posible en esa rama del circuito.

Valores de condensadores estándar
Los condensadores también están disponibles en valores estándar según la serie E, al igual que las resistencias. Para obtener más información sobre los valores estándar de resistencias, condensadores, inductores y diodos Zener, consulte el siguiente artículo, “Electrónica Básica 08 – Lectura de valores, tolerancia y potencia de resistencias”.

Hay menos valores estándar para los condensadores en comparación con las resistencias. Generalmente, los condensadores sólo están disponibles en la serie E-6 de valores estándar (10, 15, 22, 33, 47 y 68) seguidos de un número específico de ceros.

Combinación de condensadores en serie y en paralelo.
Puede que no sea posible obtener el valor exacto de capacitancia deseado en la serie E estándar. En tales casos, se puede utilizar una combinación de condensadores en serie o en paralelo para obtener la capacitancia deseada en el circuito. Cuando los capacitores se conectan en serie, la capacitancia equivalente viene dada por la siguiente ecuación:

Serie 1/C = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 + . . . .

Cuando los condensadores se conectan en paralelo, la capacitancia equivalente viene dada por

C Paralelo =C 1 +C 2 +C 3 + . . . .

La ecuación para una combinación en serie de capacitancias se deriva del hecho de que la suma de las caídas de voltaje en todas las capacitancias conectadas en serie será igual al voltaje aplicado, mientras que la corriente a través de ellas seguirá siendo la misma. La ecuación para una combinación en serie de capacitancias se deriva de la siguiente manera:

V Total =V C1 +V C2 +V C3 + . . . .
Serie 1/C * ∫i.dt = 1/C 1 * ∫i.dt + 1/C 2 * ∫i.dt + 1/C 3 * ∫i.dt + . . .
Serie 1/C = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 + . . . .

La ecuación para la combinación en paralelo de capacitancias se deriva del hecho de que la suma de las corrientes a través de todas las capacitancias conectadas en paralelo será igual a la corriente total, mientras que el voltaje a través de ellas seguirá siendo el mismo. La ecuación para la combinación en paralelo de capacitancias se deriva de la siguiente manera:

Yo = i1 + i2 + i3 + . . . .
C Paralelo * dV/dt = C 1 * dV/dt + C 2 * dV/dt + C 3 * dV/dt + . . . . .
C Paralelo =C 1 +C 2 +C 3 + . . . .

Lectura de paquetes de resistencias
En el pasado, se utilizaban códigos de colores y diferentes tipos de códigos numéricos para indicar el valor, la tolerancia y la tensión de trabajo de los condensadores. Hoy en día, la capacitancia, la tolerancia y la tensión de trabajo están impresas en el cuerpo de los condensadores o se indican mediante los códigos de la norma BS1852 o BS EN 60062. En estos sistemas de codificación, el valor, la tolerancia y la tensión de trabajo del condensador se indican mediante códigos numéricos. de dos o tres dígitos seguidos de una letra. El valor de capacitancia siempre se indica en picofaradios. Si es un código de dos dígitos, es el valor directo de la capacitancia en Picofarads, y si es un código de tres dígitos, los dos primeros dígitos indican un número (Serie E-6), y el tercer dígito indica un multiplicador que da el valor de la capacitancia final en picofaradios. Se puede utilizar una letra para indicar la tolerancia del condensador. La tolerancia indicada con diferentes letras se ha resumido en la siguiente tabla:

Por ejemplo, si está impreso 47F en un capacitor, significa que su valor de capacitancia es 47 pF y su tolerancia es del uno por ciento. De manera similar, si 472J está impreso en un capacitor, significa que su valor de capacitancia es 4700 pF o 4,7 nF y su tolerancia es del cinco por ciento. Los códigos de letras para capacitancias comúnmente disponibles se enumeran en la siguiente tabla:

Los condensadores cerámicos tienen códigos adicionales, que consisten en un dígito entre dos letras, para indicar el rango de temperatura y el coeficiente de temperatura. Las letras y dígitos de estos códigos tienen las siguientes indicaciones:

La clasificación de voltaje se indica mediante un número que expresa el voltaje de trabajo en voltios. Asimismo, el número '50' indica un voltaje de funcionamiento de 50V.

En el próximo artículo, hablaremos de los supercondensadores.

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