3 3 Capacité d`un condensateur plan 3 4 Capacité - Hachette

3■ 3Capacité
d’un condensateur plan
0
: permittivité du vide 1/36.10
9
.
r
: permittivité relative de l’isolant.
s: surface des armatures en regard (m
2
).
e: épaisseur du diélectrique (m).
3■ 4Capacité et énergie
W: énergie (J). V: tension aux bornes (V).
C: capacité (F). V
max
: tension maximale (V).
3■ 5Principales caractéristiques
3■ 51 Angle de perte
L’angle de perte mesure la qualité du condensateur et évolue
en fonction de la température,
de la fréquence et de
la tension appliquée.
PERTE DES POLYESTERS ET POLYSTYRÈNES
17
C
0 r
S
e
Énergie emmagasinée W1/2 CV
2
Énergie échangée sur une période en sinusoïdal
W1/2 CV
2
max
δ : angle de perte
R
ESR
: ; X
C
: .
on trouve quelquefois Q1/tan
δ
RESR
X
C
␦
tan
R
X
E
C
SR
X
C
C
1
Polyester Polystyrène
75
50
25
0
100
 20 0 20 40 60 80 (°C)
tan .10– 4
␦
tan .10– 4
␦
tan = f( )
␦
tan = f(F)
␦
1000
100
10
1
102103104F (Hz)
CONDENSATEUR PLAN
MODÈLE DU CONDENSATEUR
MODÈLE SIMPLIFIÉ ÉQUIVALENT
■L: inductance due aux liaisons et à la géométrie de la
structure.
■C: condensateur idéal.
■Rs: résistance due aux armatures, aux connexions et aux
électrodes.
■Rpol : résistance due aux pertes dans le diélectrique (polari-
sation, etc.).
■Ris : résistance d’isolement.
RESR : résistance équivalente à l’association de Rs, Rpol, Ris.
Représentation de ⏐Z⏐pour deux condensateurs :
______ 1206 : condensateur 0,1 µF avec L1206 pH
------- 0612 : condensateur 0,1 µF avec L612 pH
⏐Z⏐typique, condensateur céramique 1 nF
ZR2
ESR L
ω
C
1
ω
2
0,1
1
10
100
0
50
50
100
1 000
Magnitude Phase
0,1
Magnitude
Phase
Fréquence (MHz)
1 10 100 1 000 10 000
0,1
0,01
1
10 1206
0612
0,1
Impédance (Ohms)
Fré
q
uence
(
MHz
)
1 10 100 1 000 10 00
0
S
e
C
Rs
Ris
Rpol
L
CRESR L

18
3■ 52 COMPORTEMENT HAUTE FRÉQUENCE
Le modèle haute fréquence met en évidence la possibilité qu’a le condensateur de
se comporter comme un circuit LC série.
La résistance d’isolement n’est fonction que des caractéristiques du diélectrique
utilisé.
La température influence l’ensemble des caractéristiques du condensateur.
La variation de sa valeur est donnée en ppm/°C.
TC : parts par million par °C
C2: Capacité à
2
C1: Capacité à
1
C20 : valeur de référence pour la capacité à 20 °C 2 °C
Afin d’éviter le claquage du diélectrique, on limite la tension appliquée aux bornes
du condensateur.
L’amplitude maximale de la tension crête en alternatif à appliquer est de 40 % de la
tension maximale en continu.
Le courant impulsionnel dépend de la capacité du condensateur et de
(
d
d
v
t
)
maxi .
Imax  C
(
d
d
v
t
)
maxi
Évolution de la capacité et de la résistance d’isolement
fonction de la température
3■ 53 RÉSISTANCE D’ISOLEMENT
Coupe
Processus d’assemblage d’un condensateur à électrolyte organique à semi-conducteur — D’après Vishay
Condensateur film plastique Condensateur film à double
métallisation avec connection interne
Condensateur film à liaison série
3■ 54 COEFFICIENT DE TEMPÉRATURE
TC
C20
C
.
2
(
2
C
1
1)
3■ 55 TENUE EN TENSION
Condensateurs film
Produit finalAssemblage
Structure d’un condensateur céramique C.M.S.
Tenue en tension des diélectriques (103kV/m)
Air Papier Céramique Mica Alumine Téflon
3,27 10606080
3■ 56 COURANT DE CHARGE IMPULSIONNEL
Film
Film
AL3O3
Élément
Film
d'isolement
Résine
Résine
Boîtier
Semi-conducteur
organique
Film Film
Ruban
adhésif
Films
d’isolement
Terminaisons
attachéés au
film métalliqu
e
Film plastique
Film
métallique
Film polyester métallisé
sur les deux faces
Lamelle de contact
métallique
Film diélectrique
polypropilène
Film polyester à une
seule face métallisée
Lamelle
de contact
métallique
Film polyester
métallisé
2
0
– 2
– 4
4
– 20 0 20 40 60 80
 C
C
(°C)
106
105
104
103
– 20 0
R = f ( )
20 40 60 80
(
°C
)
R ()
Électrode
Plaque
céramique
Bords
Terminaisons
métalliques Électrodes
Bords
Bords
Bords
Bords
Bords