Іноді рекомендують паралельне з’єднання конденсаторів у фільтрах. Причому пропонують такі варіанти:

а) паралельно конденсатору великої ємності включати точно такий же конденсатор, але маленької ємності;

б) замість одного конденсатора великої ємності включати два-три конденсатора меншої ємності того ж типу;

в) замість одного конденсатора великої ємності включати багато конденсаторів невеликої ємності.

Природно, включати треба паралельно, при цьому ємності підсумовуються, і загальна ємність у всіх цих випадках виходить однаковою. Давайте розберемося в цьому питанні (вся необхідна інформація є в таблиці 1 і рис. 47).

Варіант а). Кажуть, що маленький конденсатор буде допомагати працювати великим.

Це не завжди так. У конденсатора меншої ємності дійсно паразитна індуктивність зазвичай менше, тому частотні властивості найчастіше можуть бути краще (а якщо у конденсатора малої місткості частотні властивості не краще, то і говорити немає про що). Розглянемо цю ситуацію. На рис. 48 показана залежність модуля повного опору конденсаторів різної ємності від частоти.

Максимальної робочою частотою конденсатора можна вважати ту частоту, на якій його опір мінімально. Далі зі зростанням частоти повний опір конденсатора починає рости – це позначається індуктивність конструкції конденсатора. При цьому індуктивний опір переважує ємнісне, і конденсатор поводиться як котушка індуктивності. Тобто вже і не є конденсатором.

Для конденсатора малої місткості мінімум опору дійсно наступає на більшій частоті, але його опір все одно більше, ніж у конденсатора великої ємності (властивості якого на цій частоті вже погіршуються). Адже головне завдання конденсатора на цих частотах – пропускати через себе струм навантаження, як можна менше на нього впливаючи. Тому чим у конденсатора опір менше, тим краще. І конденсатор малої місткості не дуже-то і допоможе “великому” конденсатору, дуже вже велика його опір. Тільки в точці А опору обох конденсаторів стають рівними, і на більш високій частоті у конденсатора малої місткості опір менше, ніж у “великого”. Але подивіться – в цій точці вже й конденсатор малої місткості працює погано! У реальності ці графіки показані на рис. 47, де цифрами 1 … 5 позначені конденсатори меншої місткості, а цифрами 8 … 12 – конденсатори більшої ємності.

А от якщо в системі присутня керамічний або плівковий конденсатор, то він добре працює і на цій частоті, і на більш високих частотах (рис. 48). Тільки ємність його повинна бути досить великою,

щоб на потрібних частотах він мав низький опір.

Висновок: паралельне підключення електролітичного конденсатора малої місткості помітною користі не принесе (хоч і не зашкодить), набагато вигідніше шунтування електроліту великої ємності хорошим плівковим конденсатором, який напевно набагато більше високочастотний.

Напрошується питання: а для чого ж так роблять? І навіть у промисловій апаратурі? Ну, по-перше, іноді дійсно можна підібрати умови, коли “маленький” конденсатор трохи допоможе. А головне

– чому б не поставити такий конденсатор, раз в нього вірять покупці? Тим більше що він дуже дешевий.

Варіант б). Замість одного конденсатора великої ємності включаємо два конденсатори меншої ємності того ж типу. Розглянемо цю ситуацію для конденсаторів, наведених у двох останніх рядках таблиці 1. Припустимо, ми ставимо два конденсатори 4700 мкФ замість одного 10000 мкФ. Тоді їх опір буде 0,071 / 2 = 0,0355 Ом, а допустимий струм 3-2 = 6 ампер. Виходить, по ESR приблизно те ж саме, а по току так навіть краще, ніж одиночний конденсатор. Тільки треба пам’ятати, що у конденсаторів досить великий розкид, так що можна замість одного хорошого поставити два поганих. Або навпаки. Довші дроти, з’єднують два конденсатори, матимуть більший опір, ніж у одиночного. Та й струми заряду конденсаторів будуть трохи неоднаковими. В результаті це невелика перевага від подвоєння конденсаторів, швидше за все, буде “з’їдено” неідеальної інших елементів схеми.

Так що в даному випадку можна вважати ці варіанти вибору конденсаторів рівноцінними. І вибирати той чи інший варіант з будь-яких інших міркувань. Наприклад, які конденсатори помістяться в ваш корпус. Або які конденсатори продаються в вашому місті.

Варіант в). Ставимо 10 конденсаторів 1000 мкФ замість одного на 10000 мкФ. Що говорить математика: ESR = 0,199 / 10 = 0,0199 Ом (в порівнянні з 0,033 Ом для конденсатора 10000 мкФ), максимальний струм = 10-1,4 = 14А (у порівнянні з 5 А конденсатора 10000 мкФ). Начебто виграш по опору в 1,5 рази, а по струму майже в 3 рази. Судячи з отриманих цифр, багато конденсаторів краще, ніж один.

Чули коли-небудь, як лають теоретиків, кажучи, що на практиці виходить все зовсім не так, як у них в теорії? Це про таких горе-теоретиків, які просто помножать-розділять числа, і не подумають про решту фактори, що впливають на ситуацію. Подивіться на рис. 49. Індуктивності і резистори – це опір і індуктивність провідників, що з’єднують всю цю купу конденсаторів. Оскільки конденсаторів тепер багато, то довжина проводів істотно збільшується, зростають і індуктивності-опору. Ось тут-то і втрачаються всі переваги, які ми нарахували за формулами! Ні, формули правильні! Тільки вони не враховують ці ось елементи – адже ми написали ці формули без їх обліку, не подумавши про них.

В результаті загальний опір може вийти навіть більше, ніж у одиночного конденсатора біль-

шой ємності, а струм розподіляється дуже нерівномірно. Наприклад, при заряді конденсаторів, заряд починається з самого лівого за схемою С1, і в нього в найперший момент часу тече весь максимальний струм (в С2 струм потече тільки після того, як С1 вже трохи зарядиться), а конденсатор-то розрахований всього на 1,4 ампера! Тому може статися, що цей конденсатор буде перевантажуватися зарядним струмом, а значить, довго не проживе. Точно також, розряджається перший самий правий конденсатор СЮ, і він буде перевантажуватися розрядним струмом.

Загалом, всі переваги зазвичай виходять тільки на папері. Це якраз та ситуація, коли “занадто добре – теж не добре”. Все завжди має бути в розумних межах, а тут ми з них вийшли. Власне, “багато маленьких” конденсаторів не завжди буде гірше, ніж “один великий”, але далеко і не завжди буде краще. Хороший професіонал зможе отримати користь з такої включення (коли воно виправдано), а новачок швидше за все все зіпсує.

Насправді, є випадок, коли паралельне включення двох-трьох конденсаторів принесе користь. Наприклад, коли конденсатор фільтра встановлено біля гарячого діода і не вдається його відсунути. Тоді при декількох конденсаторів грітися буде тільки один з них.

Або якщо у вас є конденсатори LowESR, або Lowlmpedance, але їх ємності недостатньо. Тоді ви ставите цей хороший конденсатор паралельно з “звичайним” і повністю використовуєте його переваги. Все одно ж низьке-опір виходить на досить великих частотах, а там конденсатор навіть не дуже великої місткості добре спрацює і принесе користь. Я так зробив в одному своєму блоці живлення – поставив звичайний конденсатор 10000 мкФ і паралельно йому нізкоімедансний 4700 мкФ (цікаво, що вони виявилися однакові за розмірами). В результаті вийшли хорошими і сумарна ємність, і високочастотні властивості, і опір. Найкраще встановлювати високочастотні і нізкоімпе-дансние конденсатори прямо на платі підсилювача, де зведені до мінімуму всі паразитні індуктивності і опору.

І ще. При будь-якому наборі електролітів, підключення плівкового конденсатора тільки вітається.

Джерело: Рогов І.Є. Конструювання джерел живлення звукових підсилювачів. – Москва: Инфра-Інженерія, 2011. – 160 с.