FR2464546A1 - CAPACITOR WITH MICRO-BAND CONNECTIONS - Google Patents
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Abstract
CONDENSATEUR MUNI D'UN ENROULEMENT DE CONDENSATEUR 3 DONT LES FEUILLES D'ANODE 9 ET DE CATHODE 11 SONT RELIEES A DES BORNES EXTERNES 23 ET 25 PAR UN CERTAIN NOMBRE DE MICRO-BANDES FLEXIBLES 13 ET 15. GRACE A CES CONNEXIONS PAR MICRO-BANDES, L'ON OBTIENT UN CONDENSATEUR AYANT UNE IMPEDANCE SERIE EQUIVALENTE RELATIVEMENT BASSE POUR DES FREQUENCES SUPERIEURES A LA FREQUENCE DE RESONANCE. APPLICATION : CONDENSATEURS ENROULES ELECTROLYTIQUES ET NON ELECTROLYTIQUES.CAPACITOR EQUIPPED WITH A WINDING OF CONDENSER 3 WHOSE ANODE 9 AND CATHODE 11 SHEETS ARE CONNECTED TO EXTERNAL TERMINALS 23 AND 25 BY A NUMBER OF FLEXIBLE MICROBANDS 13 AND 15. THANKS TO THESE MICROBAND CONNECTIONS , WE OBTAIN A CAPACITOR HAVING A RELATIVELY LOW EQUIVALENT SERIAL IMPEDANCE FOR FREQUENCIES GREATER THAN THE RESONANCE FREQUENCY. APPLICATION: ELECTROLYTIC AND NON-ELECTROLYTIC COIL CAPACITORS.
Description
"Condensateur à connexions à micro-bandes""Condenser with micro-band connections"
L'invention concerne un condensateur compor- The invention relates to a capacitor comprising
tant un enroulement de condensateur qui se trouve dans un both a capacitor winding that is in a
boîtier fermé par un couvercle, et dont une feuille d'a- housing closed by a cover, and a sheet of
node aussi bien qu'une feuille de cathode sont connectées à au moins deux bornes externes par un certain nombre de lamelles de connexion internes réparties sur la longueur node as well as a cathode sheet are connected to at least two external terminals by a number of internal connection strips distributed along the length
des feuilles.leaves.
Dans un condensateur connu du genre précisé dans le préambule (de fabrication Philips, type 2222 1066 tel que décrit dans la publication "Philips Technical Information" du 22 Septembre 1975, page 5), les lamelles de connexion reliées à la feuille d'anode se situent d'un In a known capacitor of the type specified in the preamble (of Philips manufacture, type 2222 1066 as described in the publication "Philips Technical Information" of September 22, 1975, page 5), the connecting strips connected to the anode sheet are situate
côté de l'enroulement de condensateur, tandis que les la- side of the capacitor winding, while the
melles de connexion reliées à la feuille de cathode se connecting wires connected to the cathode foil
situent de l'autre côté de l'enroulement de condensateur. located on the other side of the capacitor winding.
Comme les lamelles de connexion se situant d'un c8té de l'enroulement de condensateur et reliées à des intervalles As the connecting lamellae lying on one side of the capacitor winding and connected at intervals
égaux à la feuille d'anode, shuntent les lamelles de con- equal to the anode sheet, shun the lamellae of
nexion se situant de l'autre c8té de l'enroulement de con- on the other side of the winding.
densateur et reliées à des intervalles égaux (dans le sens de la longueur des feuilles) à la feuille de cathode, on denser and connected at equal intervals (in the direction of the length of the sheets) to the cathode sheet,
a obtenu un consdenateur dont l'impédance série dite équi- obtained a consender whose impedance series called equi-
valente est relativement basse.valente is relatively low.
Un inconvénient connu du condensateur est que, dans des applications à haute fréquence, la valeur A known disadvantage of the capacitor is that, in high frequency applications, the value
de cette impédance série équivalente est quand m8me supé- equivalent series impedance is even greater than
rieure au niveau voulu. Cela est essentiellement dû à la composante de l'impédance série équivalente, composante above the desired level. This is essentially due to the component of the equivalent series impedance, component
qui est formée par l'inductance série équivalente. which is formed by the equivalent series inductance.
Oo L'invention a pour but de procurer un conden- The object of the invention is to provide a condensation
sateur dont l'inductance série équivalente - et donc éga- the equivalent series inductance - and therefore equal
lement l'impédance série équivalente - n'augmente qu'à une the equivalent series impedance - only increases
vitesse relativement faible même pour des fréquences éle- relatively low speed even for high frequencies
vées.Vees.
A cet effet, un condensateur conforme à l'in- For this purpose, a capacitor according to the
vention est remarquable en ce que les lamelles de connexion internes comportent des micro-bandes électriques, qui sont formées chacune par deux lamelles flexibles conductrices The invention is characterized in that the internal connection strips comprise electric micro-bands, which are each formed by two conductive flexible strips.
de l'électricité, séparées l'une de l'autre par une la- electricity, separated from each other by an
melle électtiquement isolante, alors que l'une des deux lamelles conductrices appartenant à une même micro-bande est reliée à la feuille d'anode de l'enroulement de con- an electrically insulating one, while one of the two conducting lamellae belonging to the same micro-band is connected to the anode sheet of the winding of
densateur, et que l'autre est reliée à la feuille de ca- denser, and that the other is connected to the sheet of
thode de l'enroulement de condensateur et cela à un en- thode of the capacitor winding and this to a
droit contigu au point commun de la lamelle conductrice right contiguous to the common point of the conductive lamella
concernée et de la feuille d'anode. concerned and the anode sheet.
A remarquer que les brevets américains numéros 3.654.524 et 3.611.051 préconisent des condensateurs comportant une connexion qui est réalisée sous forme de It should be noted that US Patents Nos. 3,654,524 and 3,611,051 recommend capacitors having a connection which is realized in the form of
micro-bande. Un tel condensateur se réalise par l'empi- microstrip. Such a capacitor is realized by
lage d'un certain nombre d'enroulements de condensateur aplatis. Entre deux des enroulements de condensateur se trouvant dans la pile, on passe les longues ailes de deux profilés métalliques en L, qui sont séparés l'un de l'autre par une couche électriquement isolante. Par voie a number of flattened capacitor windings. Between two of the capacitor windings in the stack, the long flanges of two L-shaped metal sections are passed, which are separated from each other by an electrically insulating layer. By route
de soudage, ces profilés en L sont reliés à chaque enrou- welding, these L-shaped sections are connected to each winding
lement de condensateur et constituent une connexion en forme de microbande. Comme, à-l'intérieur de a pile d'enroulements de condensateur, les deux profilés en L doivent 8tre fixés par soudage à la feuille d'anode et à la feuille de cathode, il est nécessaire de rendre très grand le rapport entre les largeurs des feuilles et la distance sur laquelle les feuilles chevauchent. Il s'ensuit que seul un volume relativement faible de la pile d'enroulements de condensateur produit un effet capacitor and constitute a microstrip-shaped connection. Since the two L-shaped sections must be fixed by welding to the anode foil and the cathode foil inside the capacitor winding stack, it is necessary to make the ratio of leaf widths and the distance over which the leaves overlap. As a result, only a relatively small volume of the capacitor winding stack produces an effect
formateur de capacité. Dans un tel condensateur, la ca- capacity trainer. In such a capacitor, the
pacité par unité de volume est donc relativement faible. pacity per unit volume is therefore relatively low.
En théorie, dans un condensateur conforme à l'invention, la distance sur laquelle la feuille d'anode In theory, in a capacitor according to the invention, the distance over which the anode sheet
et la feuille de cathode chevauchent peut être maximale. and the cathode sheet overlap may be maximum.
En pratique cependant, on s'écarte légèrement de ce maxi- In practice, however, there is a slight departure from this
mum, pour minimaliser le risque qu'il ne se produise de courts-circuits aux faces en bout de l'enroulement de condensateur. mum, to minimize the risk of short-circuits occurring at the end faces of the capacitor winding.
La description suivante, en regard du dessin The following description, next to the drawing
annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- annexed, all given as an example, will make a good
prendre comme l'invention peut être réalisée. take as the invention can be realized.
La figure 1 représente une vue latérale d'un premier mode de réalisation d'un condensateur conforme FIG. 1 represents a side view of a first embodiment of a conforming capacitor
à l'invention.to the invention.
La figure 2 représente une vue en plan du con- Figure 2 shows a plan view of the
densateur de la figure 1.densifier of Figure 1.
La figure 3 représente à échelle agrandie une Figure 3 shows on an enlarged scale a
coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. section along the line III-III of Figure 2.
La figure 4 représente à échelle agrandie une Figure 4 shows on an enlarged scale a
coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1. section along the line IV-IV of Figure 1.
La figure 5 représente une vue latérale par- Figure 5 shows a side view of
tiellement en coupe longitudinale d'un second mode de partly in longitudinal section of a second mode of
réalisation d'un condensateur conforme à l'invention. realization of a capacitor according to the invention.
La figure 6 représente une coupe suivant la Figure 6 shows a section following the
ligne VI-VI de la figure 5.line VI-VI of FIG.
La figure 7 représente schématiquement les mi- Figure 7 shows schematically the half
cro-bandes prévues dans un condensateur conforme à l'in- cro-bands provided in a capacitor according to the in-
vention.vention.
La figure 8 représente un graphique de l'impé- Figure 8 shows a graph of the
dance série équivalente et de la résistance série équi- equivalent series and series resistance
valente en fonction de la fréquence, pour un condensa- depending on the frequency, for a condensation
teur selon la figure 1.according to Figure 1.
La figure 9 représente un graphique de l'impé- Figure 9 shows a graph of the
dance série équivalente et de la résistance série équi- equivalent series and series resistance
valente en fonction de la fréquence, pour un condensa- depending on the frequency, for a condensation
teur du type conforme à la figure 1, comportant cette of the type according to Figure 1, comprising this
fois deux connexions sur la feuille d'anode et deux con- two connections on the anode sheet and two
nexions sur la feuille de cathode.nexions on the cathode sheet.
La figure 10 représente un graphique de l'im- Figure 10 is a graph of the
pédance série équivalente et de la résistance série équi- equivalent series pedance and series resistance equi-
valente en fonction de la fréquence pour un condensateur valent depending on the frequency for a capacitor
connu comparable, compoitant deux connexions de type con- comparable, with two con-
nu sur la feuille d'anode et deux connexions de type naked on the anode sheet and two type connections
connu sur la feuille de cathode.known on the cathode sheet.
La figure Il représente un graphique de l'im- Figure II represents a graph of the
pédance série équivalente et de la résistance série équi- equivalent series pedance and series resistance equi-
valente en fonction de la fréquence pour un condensateur valent depending on the frequency for a capacitor
selon la figure 5.according to Figure 5.
Le premier mode de réalisation d'un condensa- The first embodiment of a condensation
teur conforme à l'invention, mode de réalisation illus- according to the invention, an illustrative embodiment
tré par les figures 1 à 4, comporte un enroulement de trés by Figures 1 to 4, comprises a winding of
condensateur 3 d'un genre connu en soi, enroulement mon- capacitor 3 of a kind known per se, winding
té dans un bottier cylindrique en aluminium 1. Un tel enroulement de condensateur est constitué par exemple par une feuille d'anode en aluminium façonné, une première feuille séparatrice de papier, une feuille de cathode en aluminium et une seconde feuille sépantrice pouvant être This type of capacitor winding consists of, for example, a shaped aluminum anode sheet, a first paper separator sheet, an aluminum cathode sheet, and a second foil sheet which can be
imbibée-d'un liquide électrolythique. Bien que l'inven- soaked with an electrolytic liquid. Although the invention
tion soit décrite en référence à un condensateur électro- described with reference to an electronic capacitor.
lythique, elle ne s'y restreint pas, et s'applique en fait à tous les condensateurs dits enroulés. Le bottier 1 est fermé par un couvercle 5 consistant en une matière électriquement isolante, telle que par exemple un type de caoutchouc dur. D'une manière courante, le condensateur lythic, it does not restrict itself to it, and in fact applies to all so-called coiled capacitors. The casing 1 is closed by a cover 5 consisting of an electrically insulating material, such as for example a type of hard rubber. In a common way, the capacitor
enroulé 3 est fixé dans le bottier 1 au moyen d'une can- coil 3 is fixed in the casing 1 by means of a cannula
nelure de contour 7. Au moyen de quatre lamelles de con- 7. By means of four slats of con-
nexion flexibles métalliques 13 et 15, la feuille d'anode flexible metal nipples 13 and 15, the anode sheet
9 aussi bien que la feuille de cathode Il de l'enroule- 9 as well as the cathode sheet Il of the winding
ment de condensateur 3 (voir figure 3) sont connectées dans cet ordre à un profilé métallique en L 17 et à un profilé métallique en L 19 (connexions externes). Dans chacune des quatre paires de lamelles de connexion (13, ) les dux lamelles sont séparées l'une de l'autre par une lamelle 14 en matière électriquement isolante, et forment conjointement avec cette lamelle 14 un ensemble 3 of capacitor 3 (see FIG. 3) are connected in this order to an L-shaped metal section 17 and to an L-shaped metal section 19 (external connections). In each of the four pairs of connection lamellae (13), the two lamellae are separated from one another by a lamella 14 made of electrically insulating material, and form together with this lamella 14 a set
dit micro-bande ayant une inductance relativement faible. said micro-band having a relatively low inductance.
Ces qatre micro-bandes s'étendent entre les profilés en L 17 et 19 et l'enroulement de condensateur 3. Comme le montre la figure 7, ce n'est qu'à proximité des profilés en L 17 et 19 et de l'enroulement de condensateur 3 que These four micro-bands extend between the L-shaped sections 17 and 19 and the capacitor winding 3. As shown in FIG. 7, it is only in the vicinity of the L-shaped sections 17 and 19 and the capacitor winding 3 that
les lamelles de connexion sont séparées l'une de l'autre. the connection lamellae are separated from each other.
A l'état déroulé de l'enroulement, les lamelles de con- In the unrolled state of the winding, the slats of
nexion appartenant à une même paire se situent à peu nexion belonging to the same pair are
près en vis à vis (limitrophes). Les lamelles de con- close by (adjacent). The slats of
nexion de la feuille d'anode aussi bien que celles de la feuille de cathode sont réparties régulièrement sur la longueur de la feuille concernée, c'est-à-dire que les points o les lamelles de cnnnexion sont reliées aux feuilles correspondantes, se situent à des intervalles Both the anode foil and the cathode foil are distributed evenly along the length of the foil in question, that is to say that the points where the connecting lamellae are connected to the corresponding foils lie at intervals
à peu près égaux. Les profilés en L 17 et 19 sont élec- about equal. L-shaped sections 17 and 19 are electrically
triquement isolés l'un de l'autre par une plaque 21 en matière électriquement isolante et forment ensemble une isolated from each other by a plate 21 of electrically insulating material and together form a
construction en T qui comporte, également, une micro- T-construction which also includes a micro-
bande à basse inductance. Cette dernière micro-bande est formée par les ailes opposées des profilés en L 17 et 19, low inductance band. This last micro-band is formed by the opposite wings of the L-shaped sections 17 and 19,
ailes qui sont isolées électriquement l'une de l'autre. wings that are electrically isolated from each other.
A chacun des profilés en L 17 et 19 du con- With each of the sections in L 17 and 19 of the con-
densateur représenté sur les figures 1 à 4, on a fixé the denser shown in FIGS. 1 to 4,
deux douilles de raccordement filetées 23 et 25 (con- two threaded connection sockets 23 and 25 (con-
nexions externes). Les douilles de raccordement 23 et se situent symétriquement par rapport à la plaque 21 (voir figure 2), alors que les douilles de raccordement 23 sont connectées à la feuille d'anode et que les douilles de raccordement 25 sont connectées à la feuille de cathode. Comme lm profilés en L 17 et 19 se trouvent entièrement à l'intérieur du bottier 1 du condensateur, les douilles de raccordement 23 et 25 passent au travers external connections). The connecting bushes 23 and are located symmetrically with respect to the plate 21 (see FIG. 2), while the connecting bushes 23 are connected to the anode foil and the connecting bushes 25 are connected to the cathode foil . Since the L-shaped sections 17 and 19 are entirely inside the capacitor box 1, the connection bushings 23 and 25 pass through.
du couvercle 5.cover 5.
Comme expliqué dans la suite de cet exposé en regard des figures 8 à 10, le condensateur décrit As explained later in this discussion with reference to FIGS. 8 to 10, the capacitor
ne possède pas seulement une résistance série équivalen- not only has equivalent series resistance
te relativement basse, mais en combinaison avec celle-ci, relatively low, but in combination with it,
il possède aussi une inductance série équivalente rela- it also has an equivalent series inductance rela-
tivement basse, telle que le condensateur convient par- low, such that the capacitor is suitable for
ticulièrement à des applications à haute fréquence. especially for high frequency applications.
Selon le second mode de réalisation d'un con- According to the second embodiment of a con-
densateur conforme à l'invention, mode de réalisation représenté sur les figures 5 à 6, la construction en T formée par l'ensemble des profilés en L et de la plaque according to the invention, the embodiment shown in FIGS. 5 to 6, the T-shaped construction formed by the set of L-shaped sections and the plate
isolante, est prévue à un autre endroit que dans le con- insulation, is provided in a place other than in the
densateur selon les figures I à 4. Comme le condensa- denser according to Figures I to 4. As the condensate
teur selon les figures 5 à 6 a une ressemblance étroite in FIGS. 5 to 6 has a close resemblance
avec le condensateur selon les figures 1 à 4, on a uti- with the capacitor according to FIGS. 1 to 4, it is
lisé sur les figures 5 à 6 les m9mes références que sur les figures 1 à 4. La construction en T du condensateur 5 to 6, the same references as in FIGS. 1 to 4. The T-construction of the capacitor
selon les figures 5 à 6 se trouve partiellement à l'in- according to FIGS. 5 to 6 is partially in
térieur et partiellement à l'extérieur du bottier 1, les ailes de profilés en L 17 et 19 passant au travers du couvercles 5. Sur chacune des faces inférieures (voir figure 5) des profilés en L, on a fixé deux douilles de and partly outside the casing 1, the wings of L-shaped sections 17 and 19 passing through the covers 5. On each of the lower faces (see Figure 5) of the L-shaped profiles, two bushes of
raccordement 23 et 25. Cela permet de monter la face su- connection 23 and 25. This allows you to mount the
périeure de la construction en T directement contre une barrette d'alimentation en courant. Pour le reste, les of the T-construction directly against a power strip. For the rest, the
condensateurs selon les figures 1 et 5 sont de construc- capacitors according to FIGS. 1 and 5 are of construction
tion identique.identical.
Comme expliqué dans la suite de cet exposé en regard des figures 10 et 1l, le condensateur selon les figures 5 à 6 ne possède pas seulement une résistance série équivalente relativement basse mais encore, en As explained hereinafter with reference to FIGS. 10 and 11, the capacitor according to FIGS. 5 to 6 does not only have a relatively low equivalent series resistance but also, in
combinaison avec celle-ci, une inductance série équiva- combination with it, an equivalent series inductance
lente relativement basse, telle que le condensateur con- relatively low, such as the capacitor
vient particulièrement à des applications à haute fré- especially for high-frequency applications
quence. Les spécifications des condensateurs selon les figures 8 à Il sont les suivantes Figure 8 accordingly. The specifications of the capacitors according to FIGS. 8 to 11 are as follows FIG.
- condensateur du type selon les figures 1 à 4. capacitor of the type according to FIGS. 1 to 4.
- capacité 27.000 mF, - tension de régime 20 V, - température de iégime 25-C, - inductance 1,82 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion (13, 15) quatre. Figure 9 - capacity 27,000 mF, - operating voltage 20 V, - temperature 25 ° C, - inductance 1,82 nH, - number of pairs of connection lamellae (13, 15) four. Figure 9
- condensateur du type selon les figures 1 à 4. capacitor of the type according to FIGS. 1 to 4.
- capacité 27.000 mF, - tension de régime 20 V, - température de régime 250C, - inductance 2,54 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion (13, 15) - capacity 27,000 mF, - operating voltage 20 V, - operating temperature 250C, - inductance 2,54 nH, - number of pairs of connection lamellae (13, 15)
deux.two.
Figure 10 - condensateur connu du type selon les figures 1 à 4, FIG. 10 - known capacitor of the type according to FIGS. 1 to 4,
condensateur qui, toutefois, n'est pas muni de micro- capacitor which, however, is not equipped with micro-
bandes entre l'enroulement de condensateur et les pro- strips between the capacitor winding and the
filés en L, - capacité 9.000 mF-, - tension de régime 20 V, - température de régime 25-C, - inductance 25, 32 nH, L-spun, - 9000 mF capacity, - 20 V operating voltage, - 25-C operating temperature, - 25, 32 nH inductance,
- nombre de paires de lamelles de connexion: deux. - number of pairs of connection lamellae: two.
Figure Il: - condensateur du type selon les figures 5 à 6, - capacité 10. 000 mF, - tension de régime 6 V, - température de régime 250C, inductance 2,00 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion (13, 15) quatre. FIG. 11: capacitor of the type according to FIGS. 5 to 6, capacitance 10.000 mF, operating voltage 6 V, operating temperature 250 C, inductance 2.00 nH, number of pairs of connection lamellae , 15) four.
Pour l'impédance à série équivalente Z indi- For equivalent series impedance Z indi-
quée dans les graphiques des figures 8 à 11, la rela- graphs in Figures 8 to 11, the relationship between
tion suivante est valable en fonction de la fréquence Z = ESR + ESC + ESL, o ESR est la résistance série équivalente ESC est la capacité série équivalente, et The following is valid depending on the frequency Z = ESR + ESC + ESL, where ESR is the equivalent series resistance ESC is the equivalent series capacity, and
ESL est l'inductance série équivalente. ESL is the equivalent series inductance.
Comme -m figures 8 à Il représentent aussi As -m Figures 8 to 11 also represent
bien la courbe Z que la courbe ESR, et que la contribu- curve Z than the ESR curve, and that the contribution
tion à la courbe Z de la capacité série équivalente ESC est négligeable pour des fréquences supérieures à la the Z-curve of the equivalent series ESC capacity is negligible for frequencies higher than the
fréquence de résonance (voisine du minimum dans la cour- frequency of resonance (close to the minimum in the
be Z), il se trouve que, pour chaque fréquence supérieu- be Z), it turns out that for each higher frequency
re à la fréquence de résonance, la différence entre la courbe Z et la courbe ESR peut être considérée comme la contribution de l'inductance série équivalente ESL à l'impédance série équivalente Z. At the resonance frequency, the difference between the Z curve and the ESR curve can be considered as the contribution of the ESL equivalent series inductance to the equivalent series impedance Z.
Si l'on compare les figures 8 et 9 à la figu- If we compare Figures 8 and 9 in the figure
re 10, on constate que, pour un condensateur conforme à l'invention, à des fréquences supérieures à la fréquence 10, it can be seen that, for a capacitor according to the invention, at frequencies greater than the frequency
de résonance, la pente de la courbe Z et donc de l'induc- resonance, the slope of the curve Z and thus the inductive
tance série équivalente ESL est notablement moins pronon- ESL equivalent series is significantly less pronounced than
cée grâce aux micro-bandes prévues entre l'enroulement thanks to the micro-bands provided between the winding
de condensateur et les profilés en L. De plus, les figu- capacitor and L-shaped profiles. In addition,
res 8 et 9 démontrent qu'un dédoublement du nombre de 8 and 9 demonstrate that a doubling of the number of
paires de lamelles de connexion donnent lieu à l'augmen- pairs of connecting lamellae give rise to the increase
tation de la résistance série équivalente ESR. En compa- ESR equivalent series resistance. In comparison
rant la figure Il à la figure 10, on arrive à une conclu- Figure 11, we arrive at a conclusion
sion similaire par rapport au condensateur conforme à similar to the capacitor according to
l'invention tel que représenté par les figures 5 et 6. the invention as represented by FIGS. 5 and 6.
Il est clair que les connexions à micro-ban- It is clear that micro-ban connections
des à inductance faible telles que décrites ci-dessus, low inductance as described above,
ne se limitent pas aux condensateurs enroulés électroly- are not limited to electromagnetic wound capacitors
tiques, mais qu'en outre, elles peuvent être appliquées avantageusement dans des condensateurs enroulés non in addition, they can be advantageously applied in capacitors not
électrolytiques à sec.electrolytic dry.
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