Simon Monk - Ejercicios prácticos con Electrónica

Figura 3-6. Tipos de condensadores: (a) Disco cerámico, (b) MLC, (c) Electrolítico de aluminio y (d) Tantalio .

Aunque los condensadores electrolíticos, de disco cerámico y MLC son los que se usan más habitualmente, existen otros tipos.

• Los condensadores de cristal y de mica ofrecen un rango de temperaturas muy amplio, pero son caros si los comparamos con otros tipos de condensadores.

• El condensador electrolítico de tantalio es un tipo de condensador polarizado cuyos valores se encuentran entre los rangos del tipo MLC y los de los condensadores electrolíticos. Son pequeños, pero relativamente caros y están disponibles con valores de hasta unas cuantas decenas de μF. Tienen una desventaja, y es que, cuando fallan, lo hacen de forma que sus terminales se conectan entre sí, lo que suele tener consecuencias explosivas. Las mejoras introducidas en los condensadores MLC han permitido que alcancen valores superiores de capacitancia, hasta cientos de μF, lo que ha empujado a los de tantalio progresivamente al desuso.

Los condensadores son menos fiables que las resistencias. Si superamos el voltaje máximo de servicio, lo más probable es que dañemos el aislante. Los condensadores electrolíticos usan un electrolito contenido en un recipiente de aluminio que genera una capa muy fina de óxido como aislante. Este tipo de condensador es muy propenso a fallar debido al exceso de tensión, de temperatura o, simplemente, al paso del tiempo. Si un equipo de alta fidelidad antiguo falla, suele ser debido a los grandes condensadores electrolíticos de su fuente de alimentación. Además, si un condensador electrolítico falla, puede esparcir el electrolito de una forma bastante desagradable.

Además de la capacitancia real del condensador, hay otros factores que debemos considerar a la hora de seleccionar un dispositivo. Uno de esos factores, y que presenta una importancia crítica, es la tensión nominal. A menos que estemos creando algo que vaya a utilizar altos voltajes, no suele ser un problema a considerar en condensadores de valores bajos, puesto que estos suelen tolerar voltajes nominales de hasta 50 V. Sin embargo, tan pronto entramos en el rango de los electrolitos, necesitaremos lograr un equilibrio entre el tamaño del condensador y el voltaje. Los condensadores electrolíticos se presentan normalmente con valores de tensión nominal de 6,3 V, 10 V, 25 V, 30 V, 40 V, 50 V, 63 V, 100 V, 160 V, 200 V, 250 V, 400 V, y 450 V. No es usual encontrar condensadores electrolíticos con voltajes superiores a los 500 V.

Los condensadores cerámicos y MLC suelen estar homologados para un rango amplio de temperaturas, mientras que los de electrolito y aluminio son mucho menos tolerantes a las altas temperaturas y suelen estar homologados para un rango de 80-105 °C.

La temperatura nominal cobra importancia cuando los condensadores se cargan y descargan rápidamente, puesto que un condensador posee siempre una resistencia interna, que se conoce como resistencia serie equivalente o ESR, que ocasiona calentamiento durante la carga y descarga.

Los condensadores MLC de pequeño tamaño suelen tener una ESR muy baja, poco más que la que presentan sus propias patillas. Esto les permite cargarse y descargarse extremadamente rápido. Un condensador electrolítico con un valor muy alto podría tener una ESR de varios cientos de mΩ. Esto limita la velocidad a la que el condensador se puede cargar y descargar, y produce calentamiento.

El uso de condensadores electrolíticos para el aplanamiento del rizado de voltaje de una fuente de alimentación se ilustra en el Ejercicio 7.4.

Tenemos un condensador y deseamos identificar su valor.

Los condensadores SMD pequeños suelen presentarse sin marcar, así que lo mejor será que los etiquetemos con su valor en cuanto los compremos.

Los condensadores electrolíticos suelen tener sus valores nominales de capacitancia y voltaje impresos en el encapsulado. Los condensadores electrolíticos polarizados para montaje en agujero pasante suelen presentarse con el conector positivo más largo que el negativo, así como con este último marcado con un signo menos (-) o con un símbolo en forma de diamante.

La mayoría del resto de condensadores emplea un sistema de numeración similar al de las resistencias SMD. Su valor se suele representar mediante tres dígitos y una letra. Los dos primeros dígitos son su valor base y el tercero indica el número de ceros que deben añadirse. El valor base indica la capacitancia en pF (picofaradios; vea el Apéndice D ).

Por ejemplo, un condensador de 100 pF presentaría los dígitos "101" (un "1" y un "0" seguidos por otro "0"). Un condensador de 100 nF presentaría los dígitos "104" (un "1" y un "0" seguidos por cuatro "0"), es decir: 100 nF = 100 000 pF.

La letra que sigue a los dígitos indica la tolerancia: "J", "K" y "M" para ±5 %, ±10 % y ±20 %, respectivamente.

El número de valores estándar para los condensadores es mucho más pequeño que para las resistencias. Generalmente, los valores disponibles son 10, 15, 22, 33, 47 y 68 seguidos por el número de ceros que sea necesario.

Para leer los códigos de color de las resistencias, vea el Ejercicio 2.1.

Deseamos combinar varios condensadores para incrementar la capacitancia global.

La Figura 3-7muestra dos condensadores en paralelo. Esta disposición duplica efectivamente la superficie de las placas conductivas y, por tanto, podemos considerar que ofrece una capacitancia total igual a la suma de las capacitancias de los dos condensadores.

Figura 3-7. Conexión de condensadores en paralelo .

Resulta muy habitual montar un cierto número de condensadores en paralelo para incrementar la capacitancia global. Se emplea con particular asiduidad para el suavizado de una fuente de alimentación de gran potencia basada en transformador, por ejemplo un amplificador de audio, donde resulta muy importante eliminar todo el rizo que sea posible (vea el Ejercicio 7.2).

En tales sistemas es habitual utilizar en paralelo varios condensadores de distintos tipos y valores para minimizar los efectos de la ESR (vea el Ejercicio 3.2).

Para los condensadores en serie, vea el Ejercicio 3.5.

Deseamos averiguar por qué alguien ha combinado los condensadores de esta forma inusual.

Cuando conectamos dos o más condensadores en serie, el valor total de la capacitancia se calcula de acuerdo con la fórmula siguiente, que es muy similar a la de las resistencias en paralelo, lo que resulta muy interesante: