- Razmerje z dielektrično plastjo
- Odvisni faktorji za tok uhajanja kondenzatorja
- Kako zmanjšati tok uhajanja kondenzatorja za izboljšanje življenjske dobe kondenzatorja
Kondenzator je najpogostejša komponenta v elektroniki in se uporablja v skoraj vseh elektronskih aplikacijah. Na trgu je na voljo veliko vrst kondenzatorjev za različne namene v katerem koli elektronskem vezju. Na voljo so v različnih vrednostih od 1 Pico-Farad do 1 Farad kondenzator in Supercapacitor. Kondenzator ima tudi različne vrste nazivnih vrednosti, kot so delovna napetost, delovna temperatura, toleranca nazivne vrednosti in tok uhajanja.
Uhajalni tok kondenzatorja je ključnega pomena za uporabo, zlasti če se uporablja v močnostni elektroniki ali avdio elektroniki. Različne vrste kondenzatorjev zagotavljajo različne ocene toka uhajanja. Poleg izbire popolnega kondenzatorja z ustreznim uhajanjem mora imeti vezje tudi možnost nadzora toka uhajanja. Torej, najprej bi morali jasno razumeti tok uhajanja kondenzatorja.
Razmerje z dielektrično plastjo
Uhajalni tok kondenzatorja je neposredno povezan z dielektrikom kondenzatorja. Poglejmo spodnjo sliko -
Zgornja slika je notranja konstrukcija aluminijastega elektrolitskega kondenzatorja. Aluminijasti elektrolitski kondenzator ima malo delov, ki so zaprti v kompaktno tesno embalažo. Deli so anoda, katoda, elektrolit, dielektrični izolator itd.
Dielektrični izolator zagotavlja izolacijo prevodne plošče znotraj kondenzatorja. Ker pa na tem svetu ni nič popolnega, izolator ni idealen izolator in ima toleranco izolacije. Zaradi tega bo skozi izolator tekla zelo majhna količina toka. Ta tok se imenuje tok uhajanja.
Izolator in tok toka je mogoče prikazati z uporabo preprostega kondenzatorja in upora.
Upor ima zelo visoko vrednost upora, ki jo lahko označimo kot upor izolatorjain kondenzator se uporablja za kopiranje dejanskega kondenzatorja. Ker ima upor zelo visoko vrednost upora, je tok, ki teče skozi upor, zelo nizek, običajno v več nano amperih. Izolacijska upornost je odvisna od vrste dielektričnega izolatorja, saj različne vrste materialov spreminjajo tok uhajanja. Nizka dielektrična konstanta zagotavlja zelo dobro izolacijsko odpornost, kar ima za posledico zelo nizek tok uhajanja. Na primer, kondenzatorji iz polipropilena, plastike ali teflona so primer nizke dielektrične konstante. Toda za te kondenzatorje je kapacitivnost zelo manjša. Povečanje kapacitivnosti povečuje tudi dielektrično konstanto. Elektrolitski kondenzatorji imajo običajno zelo visoko kapacitivnost in tudi tok uhajanja je velik.
Odvisni faktorji za tok uhajanja kondenzatorja
Uhajalni tok kondenzatorja je na splošno odvisen od štirih dejavnikov:
- Dielektrična plast
- Sobna temperatura
- Shranjevanje temperature
- Uporabljena napetost
1. Dielektrična plast ne deluje pravilno
Za izdelavo kondenzatorja je potreben kemični postopek. Dielektrični material je glavna ločnica med prevodnimi ploščami. Ker je dielektrik glavni izolator, ima uhajalni tok velike odvisnosti. Če bo dielektrik med postopkom izdelave kaljen, bo to neposredno prispevalo k povečanju toka uhajanja. Včasih imajo dielektrične plasti nečistoče, kar povzroči šibkost plasti. Šibkejši dielektrik zmanjša tok toka, kar še dodatno prispeva k počasnemu oksidacijskemu procesu. Ne samo to, ampak tudi nepravilne mehanske obremenitve prispevajo k dielektrični šibkosti kondenzatorja.
2. Temperatura okoliceKondenzator ima oceno delovne temperature. Delovna temperatura je lahko od 85 stopinj Celzija do 125 stopinj Celzija ali celo več. Ker je kondenzator kemično sestavljena naprava, je temperatura v neposredni povezavi s kemičnim postopkom v kondenzatorju. Tok puščanja se običajno poveča, če je temperatura okolice dovolj visoka.
3. Shranjevanje kondenzatorjaDolgo shranjevanje kondenzatorja brez napetosti za kondenzator ni dobro. Tudi temperatura shranjevanja je pomemben dejavnik za tok uhajanja. Ko so kondenzatorji shranjeni, elektrolitski material napade oksidno plast. Oksidna plast se začne raztapljati v elektrolitskem materialu. Kemični postopek se pri različnih vrstah elektrolitskih materialov razlikuje. Elektrolit na vodni osnovi ni stabilen, medtem ko inertni elektrolit na osnovi topil prispeva manjši tok uhajanja zaradi zmanjšanja oksidacijske plasti.
Vendar je ta tok uhajanja začasen, saj ima kondenzator samoozdravljive lastnosti, če je nanesen na napetost. Med izpostavljenostjo napetosti se oksidacijska plast začne obnavljati.
4. Uporabljena napetostVsak kondenzator ima napetost. Zato je uporaba kondenzatorja nad nazivno napetostjo slaba stvar. Če se napetost poveča, se poveča tudi tok uhajanja. Če je napetost na kondenzatorju višja od nazivne napetosti, kemična reakcija v kondenzatorju ustvari pline in razgradi elektrolit.
Če je kondenzator shranjen dlje časa, na primer več let, je treba kondenzator obnoviti v delovno stanje z zagotavljanjem nazivne napetosti za nekaj minut. V tej fazi se oksidacijski sloj ponovno nabere in kondenzator obnovi v funkcionalni fazi.
Kako zmanjšati tok uhajanja kondenzatorja za izboljšanje življenjske dobe kondenzatorja
Kot smo že omenili, je kondenzator odvisen od številnih dejavnikov. Prvo vprašanje je, kako se izračuna življenjska doba kondenzatorja? Odgovor je z izračunom časa do izteka elektrolita. Elektrolit porabi oksidacijska plast. Tok uhajanja je primarna komponenta za merjenje moči oksidacijske plasti.
Zato je zmanjšanje toka uhajanja v kondenzatorju glavna ključna komponenta za življenjsko dobo kondenzatorja.
1. Proizvodnja ali proizvodni obrat je prvo mesto življenjskega cikla kondenzatorja, kjer so kondenzatorji skrbno izdelani za tok z nizkim uhajanjem. Upoštevati je treba previdnost, da se dielektrična plast ne poškoduje ali ovira.
2. Druga stopnja je shranjevanje. Kondenzatorje je treba hraniti pri ustrezni temperaturi. Nepravilna temperatura vpliva na elektrolit kondenzatorja, kar še poslabša kakovost oksidacijske plasti. Pazite, da kondenzatorje uporabljate pri ustrezni temperaturi okolice, nižji od najvišje vrednosti.
3. V tretji fazi, ko je kondenzator spajkan na ploščo, je ključni dejavnik temperatura spajkanja. Ker lahko pri elektrolitskih kondenzatorjih temperatura spajkanja postane dovolj visoka, večja od vrelišča kondenzatorja. Temperatura spajkanja vpliva na dielektrične plasti na svinčenih zatičih in oslabi oksidacijski sloj, kar povzroči velik tok uhajanja. Da bi to odpravili, je vsakemu kondenzatorju priložen podatkovni list, kjer proizvajalec zagotavlja varno temperaturo spajkanja in največji čas izpostavljenosti. Treba je biti previden pri ocenah za varno delovanje kondenzatorja. To velja tudi za kondenzatorje naprave za površinsko montažo (SMD), najvišja temperatura ponovnega taljenja ali spajkanja valov ne sme presegati največje dovoljene ocene.
4. Ker je napetost kondenzatorja pomemben dejavnik, napetost kondenzatorja ne sme presegati nazivne napetosti.
5. Uravnavanje kondenzatorja v serijski povezavi. Povezava kondenzator serija je malo zapletena naloga za uravnoteženje uhajanja toka. To je posledica neravnovesja toka uhajanja, ki deli napetost in razdeli med kondenzatorje. Razdeljena napetost je lahko različna za vsak kondenzator in obstaja verjetnost, da bo napetost na določenem kondenzatorju presegala nazivno napetost in kondenzator začne delovati.
Da bi rešili to situacijo, sta na posamezni kondenzator dodana dva visoko vrednostna upora, ki zmanjšata tok uhajanja.
Na spodnji sliki je prikazana tehnika uravnoteženja, pri kateri sta dva kondenzatorja v seriji uravnotežena z uporom visoke vrednosti.
Z uporabo tehnike uravnoteženja lahko nadzorujete napetostno razliko, na katero vpliva tok puščanja.