Les condensateurs (capacité)

 

Généralités
 Un condensateur est un composant électronique, la capacité est la grandeur qui le défini (en Farad). Il peut y avoir une capacité sans qu'il y est un condensateur. En effet, deux fils qui se suivent forment une capacité (quelques pico Farad), sans qu'il y est physiquement un composant appelé "condensateur".

A quoi ça sert ?
 Un condensateur seul peut servir à plusieurs choses:
       - comme réservoir d'énergie (par exemple : sauvegarde de l'heure du magnétoscope pendant une coupure secteur)
       - à bloquer une composante continue
       - au démarrage d'un moteur électrique (machine à laver...)
       - à remettre en phase la tension et le courant consommé (on dit ramener le cosinus phi à 1)

Quel sont les symboles utilisés ?
  Il y en a plusieurs, ils diffèrent notamment suivant que le condensateur est polarisé (il a un sens de branchement) ou non. 

Comment les reconnaît 'on ?
  Comme toujours, il y en a de plusieurs sortes, très différents suivant la technologie employée.

Comment c'est fait ?
 Il s'agit de deux électrodes qui se font face, mais sont séparés par un isolant. Dans le cas le plus simple, il s'agit de deux morceaux de métal, espacés de 1mm (condensateur à air). Plus la surface qui se fait fasse est importante, plus la capacité est importante. De même, plus on réduit l'espacement, plus les charges électriques stockées s'attirent et la capacité est importante, par contre la tension de claquage (la valeur max que l'on peut appliquer) diminue.
 Le formule de calcul est C = E * S /L, avec S surface des électrodes, L leur distance, et E0 (lire : epsilon) la permitivité du matériau isolant.

 

Quelles sont les différentes sortes ?

Technologies :
Quelques ordres de grandeurs des caractéristiques
 Les céramiques : multicouches ou monocouche. Pour les CMS, en matériau NPO pour les petites valeurs, X7R ou Y5U pour les plus grosses. Ils tiennent bien en fréquences et en tension.
 Les polystyrènes et les polypropylènes : bon comportement HF
 Les papiers : économiques
 Les MKT : bonne tenue en tension
 Les tantales : grosses valeur, plus faible ESR que les chimiques, polarisés, très sensibles aux inversions de polarités.
 Les chimiques : grosses valeurs, économiques, polarisés, mauvais vielliessement

Types

Polarisé

Capacités

Tolérance %

Tension nominale V

tg (delta)
à 1kHz

coeff de T°

Gamme max
de T°

Papier

Non

1u - 250u

20, 10

63 à 10000

< E-2

+600

+85°

Mylar

Non

1n - 250u

20, 10, 5

40 à 10000

< 70*E-4

+300

+125

Polycarbonate

Non

1n - 200u

5, 2, 1

40 à 5000

< 20*E-4

-75

+125

Polypropylène

Non

0.1n - 250u

20, 10, 5, 2, 1

160 à 3500

< 10*E-4

-200

+85

Polysulfone

Non

1n - 10u

20, 10, 5, 2, 1

63 à 400

< 20*E-4

-50

+155

Polystyrène

Non

10p - 10u

 

63 à 2000

(3 à 5)
*E-4

120*E-6

 

Téflon

Non

10n - 5u

 

50 à 1000

(3 à 5)
*E-4

 

 

Mica

Non

4.7p - 100n

10, 5, 2, 1

63 à 500

< 8*E-4
à 1MHz

+40

+125

Céramique (type HF)

Non

0.5p à 100n

 

300 à 500

< 10*E-4

 

 

Céramique (découplage)

Non

10p à 10u

 

300 à 500

(2 à 10)
*E-4

 

 

Verre

Non

0.5p - 10n

 

300 à 500

8*E-4
à 1MHz

 

 

Porcelaine

Non

0.5p - 10n

 

100 à 500

8*E-4
à 1MHz

 

 

 

Valeurs :
 

Tolérances :
 Les tolérances standard sont plus larges que pour les résistances, elles sont souvent de 20%, un condensateur à 5% est précis. Les variations avec la température sont importantes, + ou - 25% pour du X7R sur une plage de -40° à +105°C.

Tenue en tension :
 C'est la tension max que l'on peut appliquer aux bornes du condensateurs sans la détruire, on n'oubliera pas de garder une marge de sécurité.
 Il faut faire attention à regarder la tension max, pas la tension efficasse (les 230V du secteur font en fait 230*1.4=325V max).
 De plus, ne pas oublier de regarder si le condensateur est polarisé, dans ce cas, on ne peut appliquer une tension que dans un sens. 

Comment les associe t'on ?

Association en série
 Deux condensateurs sont en série quand ils sont reliés directement entre eux, par une seule patte. Le courant qui les traverse est le même.
 Quand on connecte en série deux condensateurs, le résultat est 1/C =1/C1 + 1/C2, ce qui donne C = (C1*C2) / (C1+C2). Le résultat est toujours inférieur à la plus petite valeur des deux..
 Pour un nombre n de condensateur, on a 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + .....+ 1/Cn.
 La tension supportée par chaque condensateur en série est mal maîtrisée. On ne peut garantir que si l'on met deux condensateurs en série, chacun supportera la moitié de la tension totale. Si on veut augmenter la tension de claquage, il vaut mieux mettre des résistances de même valeurs (1MO par exemple) en parallèle de chaque condensateur, afin de faire un pont diviseur.
 Quand on connecte en série des résistances, elles s'ajoutent, si R1 et R2 sont les deux résistances, la valeur totale est R =R1 + R2. On freine plus le courant ainsi,le résultat est donc toujours supérieur à la plus grande des deux.
 Par contre la puissance qu'elles peuvent dissiper est la somme des deux. En faisant tout de même attention au fait que la première dissipe P1 = R1*I², et la deuxième P2=R2*I², ce qui peut être différent si elles ont des valeurs différentes.
 Pour un nombre n de résistance, on a R = R1 + R2 + R3 + .....+ Rn.

Association en parallèle
 
  Deux condensateurs en parallèles quand ils sont reliés directement entre eux, par leur deux pattes. La tension qu'ils voient à leurs bornes est la même.
  Quand on connecte en // des condensateurs, ils s'ajoutent, si C1 et C2 sont les deux condensateurs, la valeur totale est C = C1 + C2. On augmente la surface des électrodes qui se font face,le résultat ne peut donc qu'être supérieur à la plus grande valeur des deux.
 Pour un nombre n de condensateurs, on a C = C1 + C2 + C3 + .....+ Cn.

Comment les mesure t'on ?
 C'est très simple, on se sert d'un capacimètre, c'est une fonction qui est sur certains multimètres.
Attention, si vous voulez mesurer une capacité qui est soudée sur un circuit imprimé, vous courrez à l'erreur, car elle est forcément reliée à d'autres composants, et le multimètre va "voir" la capacité qui est entre ses deux pointes de touches. Pour faire une mesure sur un circuit imprimé, déconnecter du circuit au moins une patte du condensateur.
 Le multimètre va en fait charger le condensateur avec un courant constant, et mesurer le temps que met le condensateur pour arriver à une tension. La tension aux bornes du condensateur décrit une droite en fonction du temps, à partir du temps mesuré, on peut connaître la capacité.
 Si votre multimètre mesure les capacités avec les pointes de touches (sinon ce sont des broches spéciales de l'appareil), attention aux fils, il ne faut pas qu'ils se longent, sinon il vous sera impossible de mesurer une petite valeur, et il risque de vous marquer 30pF à vide.
 Il faut placer ses fils et juste toucher le condensateur pour pouvoir faire une différence et connaître la valeur. Sur certains appareils, il y a un réglage du zéro.

Les condensateurs variables

En fonction de la position d'un curseur
On a des lames en forme de demi disque, que l'on met en vis à vis plus ou moins, suivant le position du curseur. On fait varier ainsi la capacité, c'est l'équivalent d'un potentiomètre pour les résistances.

En fonction de la tension aux bornes
Ce sont les varicap, on fait varier une tension avec un potentiomètre par exemple et la capacité varie. C'est ce qui est utilisé dans les VCO (oscillateur contrôlé en tension), où la varicap fait varier la fréquence d'accord du circuit LC.

 

  F5SZK  2001