¿Por qué utilizamos condensadores polarizados?

Question

Quiero saber si el condensador polarizado tiene alguna ventaja que se utilizan en algunos circuitos?

Por ejemplo, en un esquema del CI controlador PIR BISS001, en algunos lugares se utiliza un condensador polarizado y en otros uno no polarizado.

¿Puedo utilizar un condensador no polarizado con la misma tensión y capacitancia en lugar de estos condensadores polarizadores?

Documentos de referencia:

1. Ficha técnica de BISS001
2. Ficha técnica del DETECTOR DE MOVIMIENTO PIR HC-SR501
3. Grove - Sensor de movimiento PIR o Enlace EasyEDA

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Lo que he entendido de tus respuestas es por qué se utilizan los condensadores electrolíticos, y por qué éstos están polarizados.

Pero los diseñadores de este circuito podrían haber utilizado un condensador no polarizado o incluso polarizado tantalio condensadores. ¿Es cierto? Como el ( Grove - Sensor de movimiento PIR ) utiliza condensadores de tantalio polarizados.

Quiero saber si los condensadores polarizados se utilizan para la protección del circuito o hay alguna otra razón (independientemente del tipo de condensador.)

¿Hay algún problema si se sustituyen estos condensadores por condensadores no polarizados en estos circuitos?

Answer 1

El tamaño físico de un condensador depende, entre otras cosas, del grosor del dieléctrico.

Al principio se descubrió que los óxidos de ciertos metales (aluminio y tántalo, en particular) eran buenos dieléctricos y podían hacerse muy finos mediante un proceso químico, órdenes de magnitud más finos que otros dieléctricos como el papel encerado o aceitado y las películas de plástico. Por eso se inventó el condensador electrolítico, que proporciona una gran capacidad en un volumen razonable.

Por desgracia, el proceso químico exige que la tensión a través del condensador tenga una sola polaridad, por lo que estos condensadores están "polarizados". Invertir la polaridad degrada y acaba destruyendo la capa de óxido. Es algo con lo que tenemos que vivir para poder aprovechar esta tecnología.

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La capacidad de producir condensadores de alto valor en tecnologías no polarizadas, como la cerámica multicapa, significa que ahora es posible utilizarlos donde antes sólo se disponía de un condensador polarizado. Por lo general, no hay ningún problema en hacer esta sustitución, aunque puede que tenga que tener en cuenta algunas de las peculiaridades de la tecnología a la que está cambiando.

Por ejemplo, algunas cerámicas de alta K (alta constante dieléctrica) muestran cambios significativos de capacitancia con el voltaje. Esto podría ser aceptable en una aplicación de acoplamiento o derivación, pero completamente inaceptable en un diseño de filtro.

Answer 2

¿Puedo utilizar un condensador no polarizado con la misma tensión y capacitancia en lugar de estos condensadores polarizadores?

Desde el punto de vista eléctrico, un condensador no polarizado siempre es mejor que uno polarizado. Sí, siempre puede sustituirlo por un condensador no polarizado con exactamente la misma capacidad.

Pero aquí se esconde una suposición: Provided you can find one that's physically small enough to fit on your board and cheap enough to fit in your budget. Y el hecho de que no se pueda es la única razón por la que usamos tapones polarizados.

Supongo que, si algún día aprendemos a fabricar condensadores no polarizados que sean tan baratos y densos (capacidad por volumen) como los electrolíticos, los condensadores polarizados desaparecerán.

Nota al margen: la tensión y la capacidad no son los únicos parámetros eléctricos de un condensador. Bastarían para un condensador ideal, pero en el mundo real hay otros parámetros. Como la ESR, el coeficiente de capacidad con la temperatura o el voltaje, la respuesta en frecuencia, etc. Los circuitos diseñados a partir de las peculiaridades de una tecnología concreta pueden fallar si el sustituto difiere de ella. Incluso ser demasiado bueno puede causar problemas, por ejemplo, los tapones de alta ESR mantienen la corriente de pico bajo control, por lo que sustituirlos por una pieza de baja ESR teóricamente superior puede hacer que todo explote. Añadir ESR es trivial, pero ya no se trata de una sustitución directa, sino de rediseñar el circuito. Así que no sustituimos los electrolíticos por otra cosa no porque la polarización sea importante, es sólo una molestia. Los mantenemos por muchos otros parámetros, menos obvios que C, V y polarización.

Answer 3

Ya que menciona la protección, añadiré que los tapones polarizados no deben utilizarse para la protección contra polaridad inversa . Reaccionarán ante una tensión inversa muy lentamente (segundos o minutos), mientras que los componentes sensibles típicos que merece la pena proteger morirán en milisegundos. Y una vez que un casquillo polarizado comienza a absorber la tensión inversa, puede ventilar, explotar o incendiarse lo que (aparte del problema obvio con el humo y el fuego) puede hacer que no sea conductor de nuevo, exponiendo su circuito a la tensión inversa una vez más.