Impédance du condensateur – HyperElectronic

Le condensateur est un composant réactif et son impédance est un nombre complexe. L’impédance idéale d’un condensateur est une impédance purement réactive. L’impédance d’un condensateur diminue lorsque la fréquence augmente, comme le montre la formule d’impédance ci-dessous pour un condensateur. À basse fréquence, le condensateur a une impédance élevée et agit comme un circuit ouvert. À haute fréquence, l’impédance du condensateur diminue et il agit comme un circuit fermé et le courant circulera dans le circuit.

$Z_C (\Omega )=\cfrac{1}{\mathrm{j}\omega C}$

$\omega =2\pi f$

Où :

f est la fréquence en Hertz, (Hz)

C est la capacité en Farads, (F)

La phase 1/j (ou -j) indique que le courant devance la tension de 90°. La figure 1 montre une représentation visuelle de la tension et du courant alternatifs aux bornes d’un condensateur :

Figure 1 : Voltage et courant dans un condensateur

Dans la figure 2, nous avons une représentation cartésienne de l’impédance. Dans la forme cartésienne, l’impédance est définie comme :

$Z (\Omega )= R + \mathrm{j}X$

La partie réelle (axe des x) de l’impédance est la résistance (R) et la partie imaginaire (axe des y) est la réactive (X).

Pour un condensateur idéal :

$R (\Omega )= 0$

$X (\Omega )=-\cfrac{1}{\omega C}=-\cfrac{1}{2\pi f C}$

Les condensateurs ne sont pas des composants idéaux dans la vie réelle et la formule d’impédance ci-dessus ne donnera pas un résultat précis. Dans la figure 3, vous avez le modèle réel pour un condensateur. Comme vous pouvez le voir à la figure 3, le condensateur est loin d’être idéal. Lorsque vous travaillez en haute fréquence, l’inductance série équivalente vient grandement modifier l’impédance du condensateur. La plupart des fabricants de condensateurs fourniront une courbe d’impédance pour leur condensateur. L’une des composantes qui a le plus d’impacts sur l’impédance à haute fréquence est l’inductance série équivalente. L’impédance d’une inductance augmente avec la fréquence. L’inductance série équivalente a généralement une très petite valeur et est négligeable dans les basses fréquences, mais elle ne sera pas négligeable dans les hautes fréquences. La résistance série équivalente aura également un impact sur l’impédance du condensateur peut importe la fréquence.

Figure 3 : Modèle électrique d'un condensateur réel — Figure 3 : Modèle électrique d’un condensateur réel

$C = Capacit\acute e\\ C_{DA} = Capacit\acute e\ d\char39absorption\ di\acute electrique\\ R_{DA} = R\acute esistance\ d\char39absorption\ di\acute electrique\\ R_{L} = R\acute esistance\ de\ fuite\\ L_{ESL} = Inductance\ s\acute erie\ \acute equivalente\\ R_{ESR} = R\acute esistance\ s\acute erie\ \acute equivalente$

Dans la figure 4, vous avez la courbe d’impédance pour un condensateur céramique aléatoire de 1uF. Au-dessus de 10 MHz, l’impédance du condensateur commence à augmenter parce que l’impédance est maintenant déterminée par l’inductance série équivalente. Le condensateur idéal aurait une impédance infiniment décroissante. Lors de la conception de circuits haute fréquence, la courbe d’impédance de votre condensateur réel doit être considérée pour éviter tout problème lié à l’augmentation de l’impédance causé par l’inductance série équivalente. De plus, il est important de noter que les différents types et modèles de condensateurs n’auront pas la même courbe d’impédance même s’ils ont la même capacité.