Срок службы электролитических конденсаторов

Одной из причин отказа устройств могут являться вышедшие из строя электролитические конденсаторы, которые часто используются в качестве компонентов электрических схем устройств. Электролитические конденсаторы отличаются от других конденсаторов тем, что в алюминиевом корпусе находится жидкость (электролит), проводящая ток при подаче напряжения. Почти все электрические схемы блоков питания используют конденсаторы в своих фильтрах. Ток после выпрямителя не идеален, пульсации всё равно заметны. Но краткие падения напряжения, вызываемые пульсациями, можно компенсировать конденсатором, который работает как источник дополнительного напряжения, стабилизируя подаваемое напряжение. Э лектролиты, используемые в конденсаторах обладают низким внутренним сопротивлением и должны обладать очень хорошей проводимостью. Чтобы повысить проводимость электролита (который состоит по большей части из диспергаторов) необходимо использовать добавки. И одна из таких добавок — вода. Недостаточно очищенная вода взаимодействует с алюминиевым корпусом конденсатора, вызывая коррозию. При этом создаются газы, которые увеличивают внутреннее давление — и конденсатор начинает вздуваться. На верхней плоскости конденсатора есть специальные насечки, которые раскрываются при слишком высоком давлении, позволяя газу выйти наружу. Иногда насечки не помогают, и конденсатор взрывается. То же самое происходит и при подаче слишком высокого напряжения. Кроме того, электролит, который находился в конденсаторе, может вытечь плату и вызвать короткое замыкание. Электролит может изменить своё физическое состояние и попросту испариться. Причём это может произойти не только в работающей системе, но и тогда, когда система выключена или плата вообще хранится отдельно. От хорошего охлаждения корпуса устройства выигрывают не только такие комплектующие, как память или микропроцессоры. Хорошее охлаждение также увеличивает и время жизни конденсаторов, поскольку вероятность испарения зависит от температуры окружающей среды. Падение температуры на 10°C удваивает время жизни конденсатора. Обычно дефектный конденсатор можно распознать по последствиям взрыва. Вздутие или даже нарушение целостности сигнализирует о том, что конденсатор вскоре выйдет из строя (если он ещё работает). Иногда резиновая прокладка, закрывающая конденсатор снизу, выталкивается газом наружу. Но конденсаторы, чей электролит улетучился и не оставил следов на алюминиевом корпусе, весьма трудно обнаружить. Если конденсатор высыхает, то уменьшается и его ёмкость, измерив емкость и сравнив ее с указанной на конденсаторе, можно справиться и с этой проблемой (для измерения ёмкости конденсатора обычно используют мультиметр).

Использование твердотельных конденсаторов Solid CAP устранило проблему взрывающихся конденсаторов и обеспечило колоссальное увеличение срока службы. Твердотельные конденсаторы Solid CAP (рис. 1) стали основными в системах класса high end, обеспечивая, благодаря своей алюминиевой сердцевине, низкое последовательное сопротивление (ESR), а также 10-летний срок службы. Эти конденсаторы обладают непревзойденной стабильностью и позволяют более эффективно использовать энергию, выделяя меньше нежелательного тепла и снижая потенциальный риск аварийного вытекания жидкости, характерного для старых электролитических конденсаторов.

Срок службы конденсаторов

QIP Shot - Image: 2017-03-10 12:13:01

Конденсаторы Hi-с CAP (Highly-Conductive Polymerized Capacitor — полимерный конденсатор с высокой проводимостью) с сердцевиной из тантала часто применяются и в аэрокосмической и военной продукции, чтобы обеспечить получение максимальной мощности. В место уже традиционных твердотельных конденсаторов применяется их новая модификация Hi-c Cap с иной корпусировкой, улучшенными электрическими характеристиками (или, например, полимерные алюминиевые конденсаторы LowESR с пониженным паразитным сопротивлением). Содержащие редкий металл тантал в своей сердцевине, эти конденсаторы не только выдерживают экстремально низкие и высокие рабочие температуры, но и обладают в 8 раз более длительным сроком службы, чем обыкновенные твердотельные конденсаторы. При оверклокинге или высоких рабочих нагрузках они обеспечивают высочайшую стабильность и производительность.

Новые твердотельные конденсаторы позволят увеличить срок службы устройств, а среди других их особенностей — высокая проводимость, поддержка механизма самовосстановления и, благодаря своей плоской форме, отсутствие проблем с теплоотводами.

Конденсаторы Hi-c CAP обладают превосходными электрическими характеристиками :

— экстремально высокая проводимость из-за низкого ESR;

— превосходные температурные характеристики, которые гарантируют, что на проводимость не будут влиять изменения температуры, поскольку твердотельные конденсаторы прошлого поколения были подвержены влиянию температуры;
— уникальный механизм самовосстановления;
— конденсаторы Hi-c CAP не только мало подвержены влиянию температуры и имеют высокую эффективность передачи тока, но и обладают в 15 раз меньшими токами утечки;
— конденсаторы H i -c C AP имеют в 8 раз более длительный срок службы по сравнению с обычными твердотельными конденсаторами (даже при постоянно повышенной до 85ºС температуре они могут использоваться в течение 16 лет);
— благодаря своей плоской форме они никогда не создадут механических проблем с теплоотводами, с которыми возникали конфликты у твердотельных конденсаторов прошлого поколения.

Как электролитические конденсаторы определяют срок службы источника питания (XP Power Blog)

Обзор:

Электролитические конденсаторы в источниках питания переменного и постоянного тока имеют ограниченный срок службы.
Производители предоставляют вероятностную (расчетную) оценку долговечности, чтобы помочь покупателям выбрать наиболее подходящее решение.
Наш технический директор Гэри Бокок (Gary Bocock) резюмирует расчеты производителя и рекомендует дополнительную проверку параметров эксплуатации в процессе работы.
Электролитические конденсаторы являются важным компонентом источников питания. Они накапливают в себе большой заряд (СxU). У них малое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) при небольших размерах корпуса. Сейчас электролитические конденсаторы вне конкуренции по соотношению характеристики/цена.

Срок службы блока питания

Срок службы электролитических конденсаторов становится все более значимым параметром при проектировании источников питания. Требования к удельной мощности растут, и электролитические конденсаторы являются единственным изнашиваемым компонентом источника питания. То есть тип используемого в конструкции электролитического конденсатора определяет срок службы блока питания, а следовательно и срок службы или интервал обслуживания конечного оборудования.
Величина пульсирующих токов, топология печатной платы, расчетный срок службы конденсатора, номинальная температура конденсатора и эффект местного нагрева варьируются от одного изделия к другому. К этому добавляется изменение характеристик от значения входного напряжения или питания.
Эффекты внешнего нагрева могут перевесить эффекты внутреннего нагрева, особенно в современных компактных конструкциях. Фактический срок службы также зависит от повышения температуры эксплуатации, которое может произойти при установке источника питания в конечном изделии. Режим работы конечного оборудования — еще один фактор, определяющий среднюю рабочую температуру в течение срока службы и количество часов использования в день.
Разработчики электролитических конденсаторов учитывают все эти факторы при определении срока службы своей продукции. Давайте посмотрим, с какими расчетами они работают.

Расчетный срок службы при номинальной температуре

Производители электролитических конденсаторов указывают расчетный срок службы для максимальной номинальной температуры окружающей среды, обычно 105°C. Этот расчетный срок службы обычно варьируется от 1000 до 10 000 часов и более. Чем больше расчетный срок службы, тем дольше прослужит компонент при данном применении и температуре окружающей среды.
Производители предоставляют расчеты для определения срока службы в конечном изделии. Они основаны на уравнении Аррениуса для температурной зависимости скорости реакции. Скорость реакции удваивается на каждые 10 °C повышения температуры. Это означает, что срок службы удваивается на каждые 10 °C снижения температуры, поэтому конденсатор, рассчитанный на 5000 часов при 105 °C, будет иметь срок службы 10 000 часов при 95 °C и 20 000 часов при 85 °C.
Основное уравнение приведено ниже. Кривая отображает зависимость срока службы от температуры окружающей среды.

L— срок службы
L0 — Расчетный срок службы при номинальной температуре
Tmax — номинальная температура
Ta — окружающая температура.

Пульсирующий ток и частота преобразования.

Помимо температуры окружающей среды и эффектов местного нагрева, приложенные токи пульсации дополнительно нагревают «внутренности» конденсатора. Процессы переключения и выпрямления на входном и выходном каскадах источника питания создают токи пульсации. Величина и частота этих токов пульсаций зависят от используемой схемы преобразования, разработанной для активной коррекции коэффициента мощности (PFC), где она используется. Они также зависят от силового каскада главного преобразователя. Мощность, рассеиваемая внутри конденсатора, определяется среднеквадратичным током пульсаций и ESR конденсатора на приложенной частоте.
Повышение температуры сердцевины компонента связано с рассеиваемой мощностью, коэффициентом тепловой передачи. Эти значения указываются производителем конденсаторов.
Максимальный ток пульсаций, который может быть применен к конденсатору, обычно указывается при максимальной температуре окружающей среды и частоте 100/120 Гц. Поправочные коэффициенты могут применяться в зависимости от температуры окружающей среды при фактическом использовании и частоты пульсирующего тока: с увеличением частоты, ESR становится меньше (подробности — см здесь)

Преимущество систем охлаждения

Закрытые блоки питания с собственными охлаждающими вентиляторами менее восприимчивы к окружающей температуре. Температура окружающей среды должна оставаться в пределах указанной в спецификации. Кроме того должно быть достаточное пространство для прохождения охлаждающего воздуха.
В таблице ниже указан расчетный срок службы конденсаторов с расчетным сроком службы 2 000 и 5 000 часов при различных температурах. Он предполагает работу в режиме 24/7 при переводе часов работы в годы эксплуатации. Оборудование с менее интенсивным профилем работы- например, восемь-десять часов в день, работающее пять дней в неделю — будет иметь значительно более длительный срок службы.

Прочие факторы, влияющие на срок службы.

Производители источников питания применяют правила снижения проектных характеристик, чтобы обеспечить достаточный срок службы изделия.
Но не могут знать какой будет режим работы, окружающая среда, расположение при установке, окружающее пространство, приложенная нагрузка, качество охлаждения или вентиляции системы после того, как источник питания будет установлен в конечном оборудовании.
Срок службы конденсатора, особенно в условиях конвективного или естественного охлаждения, следует дополнительно оценивать в каждом конкретном случае. Измерять пульсирующие токи непрактично, но измерение эффективной рабочей температуры даст точную оценку срока службы. Также можно измерить температуру корпуса и применить уравнение Аррениуса и профиль работы к базовому сроку службы, указанному производителем компонента.
На приведенном ниже чертеже указаны конденсаторы, а кривые показывают ожидаемый срок службы источника питания в зависимости от температуры двух конденсаторов (C6 и C23).

Во многих технических паспортах источников питания XP Power, например для серии GCS (см разделы Thermal Considerations и Service Life в конце даташита), указаны ключевые компоненты, определяющие срок службы продукта. Сюда входят те, которым требуется оконечное оборудование для обеспечения внешнего охлаждения, и те, которые предназначены для систем с конвекционным охлаждением. Эта информация, наряду с данными об операционной среде приложения, помогает разработчикам системы более точно определять срок службы источника питания в конечном приложении.

РЕЗЮМЕ: для точного прогнозирования срока службы источника питания важно оценить его условия работы в вашем конкретном случае. Для этого необходимы результаты замера температур критичных компонентов, данные предоставленные производителем источника питания, режим работы в конечном изделии.
Полезным будет и руководство по источникам питания — независимо от того, разрабатываете ли вы источник питания переменного тока в постоянный или преобразователь постоянного тока в постоянный. Вся нужная информация содержится в одном простом справочнике.

Компания ФОРМПОСТ (Formpost LLC) — официальный дистрибьютор XP Power.

Текст научной работы на тему «Время жизни алюминиевого электролитического конденсатора»

алюминиевого электролитического конденсатира

В статье рассматриваются вопросы влияния температурных и электрических режимов работы алюминиевых электролитических конденсаторов на срок их службы, приводятся рекомендации по выбору типов электролитических конденсаторов.

Для оценки срока службы электронною изде лия разработчики должны учитывать .н|н>»ск тинное нреми жизни каждого электронного компонента. Особенно следует обращать внимание на электролитические конденсаторы, срок службы которых в болыноН степени зависит от температурных режимов 1ксплуатацин. Ниже приведена методика оценки времени жизни алюминиевого электролитическою конденсатора в реальных эксилута-нионных условиях.

Оценка времени жизни при незначительном пульсирующем токе

Нреми жизни алюминиевого электролитического конденсатора тесно связано с окружающей темпера турой и примерно может быть выражено урдннеии ем Аррениуса:

где Т — рабочая температура (9С),

I — время жизни при і ‘uuejMrypcT (час),

Т„ш продельная гарантированная температу ра

tnl-u — нреми жизни при температуре Т|ГВИ (час). Влияние на время жизни конденсатора таких эф фсктов, как снижение приложенного напряжения и др.. пренебрежимо мало по сравнению с влиянием температурных эффектов.

Оценка времени жизни с учетом пульсирующего тока

Импульсный ток влияет на время жизни конденсатора. так как внутренние потери (за счет эквивалентного последовательного сопротивления) ведут к выработке тепловой лнергнн. Количество тепла определяется по формуле:

тле 1 сила импульсного гока (А),

К эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) (Ом).

С ростом температуры конденсатора:

I — сила импульсного тока (А).

А площадь поверхности конденсатора (см1* ч — коэффициент теплообмена (окод 1,5-2 -10’Вжм’-Ч,).

Из урлвпезня (3) видно, что рост температури конденсаторі пропорционален квадрату силы про текающего т.жа и ЭПС. н обратно нронорнионалсі площади поверхности конденсатора. Поэтому не інчииа пульсирующего тока о и редел яег количест во выделяемого тепла, нлияющего на время иоізШ конденсатора. Величина Д’Г может быть различно в зависимости от типа конденсатора и условий рі боты. Рекомендуемые условия таковы, чтобы в-личина ДТ оставалась менее 5 °С. Па рис. І показі на точка измерения температуры на новерхн кон де и са тора.

1. Уравнение для расчета времени жизни кон, сатора, учитывающее внешнюю температуру пульсирующий ГОК, выглядит следующим об

где АТ — увеличение температуры внутри кон денсаторл (“С),

I де I, . время жизни при рабо ге с постоятш током (час), к коэффициент усиления импульсов (к-2,е ли импульсы не выходят за пределы нормы. к=4 если выходят),

предельная гарантированная гемиерату

Т — рабочая температура (°С1).

М — товышение температуры внутри конден гора (“С),

2. Уравнение для расчета времени жизни коид сатора при работе с номинальным пульсируют

ГОКОМ И Прй УСЛОВИИ НСПреВЫШеННЯ И|Ч*ДСЛЬНо£ рангированиой температуры, можно получит уравнения (4):

где I. время жн пш с номинальным ими; иым током при предельной гарантированной нерлтуре (час),

иты и технологии, № 8’2001

ЛТед— увеличение гемпературы внутри Тоблицо ижденсатори при предельной гарантирован ной температуре (“С).

3. Уравнение прсмсни жизни, п котором учитывается температура окружающего воз духа и пульсирующий ГОК. выводится из уравнения <5):

1К I — рабочий пульсирующий ток (А),

1пи, — номинальный импульсный ток при предельно» гарантированной температуре (А).

Фактически измерить увеличение температуры на злекгролите конденсатора трудно.

В шлице приведен ко.м|м||иш1ент■ кТ в ими самости 01 диаметра корпуса конденсатора, с помощью которого можно преобразован, увеличение температуры поверхности кон-жнтора к увеличению основной темпера ту рм его ядра *■

Дивывф *opn)xa *«*• -10 | 12.5-16 IB 22 25 30 35 5, | 6 | 89

kI»5Upo/ По*«р»ност» 1,1 ».2 1.25 1,3 1.4 1.6 1.65 1 9 ?. 45 1 2.65 1

в спя in с резким падением спроса на коплен саторы V ТП1„ =85 °( на мировом рынке, многие ведущие производители конденсаторов, гакис как Теаро Hlectronic Corporation. Rubycon Corporation. Illinois Capacitor, Inc.. сокращают их производство. В частности. Гсаро Electronic Corporation в настоящий мо мсит производит и поставляет на российский рынок алюминиевые электролитические кил 1енсаторы только с расширенным темпера гурным лиапазоиом. при этом их цена у лай ною производителя не превышает цену

Дополнительную информацию можно получить в компании -ИОЛИСЭТ» Iwww. polisei.ru), жсклюзивного представителя Теаро r.lectronic Corporation в России и странах СНГ. ■■

Приблизительная оценка времени жизни конденсатора в рабочих условиях

Цитируемый срок службы конденсатора ошчает.что его номинальная емкость в те чаше заявленного периода времени при мак оошьных рабочих температуре н илиряже То! не превысит определенною отклонения (обычно 20 % от номинала).

Например, конденсатор имеет срок службы 1000 часов в максимальную рабочую темпера typy 105 ®С. После 1000часов конденсатор бу-аггр/юшк но отклонение его емкости от но мшшабудег постепенно увеличиваться, но-ызлектрошп не высохнет и не проиДОЙДС1 разрыв электрической пени (В UIIHCHMOCTTI 01 серии, до полною высыхания электрод ига мо жег пройти около двух сроков службы).

Срок службы существенно увеличивается,

«д*конденсатор эксплуатируется при рабо «Ятемпературе ниже максимальной. Напри игр, время жизни конденсатора удваивается ори снижении рабочей температуры на каждые ЮТ.. »ю правило действует при синже яви рабочей температуры до И» °С. 11ри сии ItrannoT 40 до 0 “С время жизни конденсаторе увеличивается не так существенно.

Из вышесказанного следует, что заявлен пип вспсинфнкаппм срок службы .клсктро ттпческого конденсатора является очень «иссрвлтнпиой оценкой. И реальных рабочих усюпвих время жизни конденсатора намного больше записи г от мяндеиной максимальной рбочей температуры конденсатора. 11а рис. 2 ‘Привезены ивисимости времени жизни от рабочей температуры для различных типов шшдешаторпн. Ill 1 рафика видно, что при пых эксплутаиионных условиях и одни а заявленном сроке службы, время жнз-копленсатора с Tini, =105 °С. будет в чепаре превышать время жизни конденсатора с

Н заключении можно сделать вывод, что эагктро нггнческие конденсаторы с рзеши-рентам температурным диапазоном предо гтавлшт возможность повысить надежность Рис. 2 N срок службы РЭА. I I как следст вие этого.

Срок службы сборок для электро-поделок с Али? 3/5/10 лет? Конденсаторы — узкое звено.

Привет коллеги!
Лет 5 уже собираю на готовых электронных платах с Али разные поделки.
Использую драйверы для LED, импульсные БП, DC-DC повышайки-понижайки-зарядки.
Задумался о СРОКЕ СЛУЖБЫ компонентов плат с Али (да и не только).
Узким звеном поделок вижу КОНДЕНСАТОРЫ, электролитические и др.

И дача, и дом, и авто уже содержит эти поделки, хочется понимать на сколько лет службы (или часов наработки) можно рассчитывать. ?

Я вроде на этот вопрос забил — думаю лет 10-15 прослужат. Может зря забил? Кто как считает?!

ОЧЕНЬ НЕ хочется из-за поделки в 200-300 руб был пожар в доме/квартире/машине.

Запчасти

Опора переднего амортизатора
12 марта 2019
Поделиться:

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.

Без машины

Ищу на разборке эбу подушек старых авто. Там Элна даже попадаются. Срок службы у них заоблачный.

Пожарная безопасность-это вещь нужная.
Я, например, и сам не делаю, и никому не посоветую делать сильноточные самоделки.
Даже простенький самопальный тиристорный регулятор для люстры таит в себе скрытую угрозу.
А уж самодельный сварочный инвертор…за гранью добра и зла
И, конечно, предохранители наше всё

Без машины

Как повезёт. Вообще запас компонента 5 лет. Потом должно подохнуть.

Вот примерно так же думаю.
На даче LED освещение питается от 12В от трёх БП (12в 10а) — с трёхкратным запасом по мощности.

Хочу перейти с 3*БП импульсных на 1БП трансформаторный (220/12 250Вт есть трансформатор).
1) трансформатор не сломается, если его не перегрузить (решается автоматом на выходе транса)
2) после трансформатора обвязки стоит копейки и легко меняется раз в 5-10 лет = выпрямительный мост + пару конденсаторов.

купил в местном магазе запас кондёров Jamicon, так они за год простого лежания в коробке вздулись и потекли. Подделка, возможно, но как отличишь? А сколько я таких же уже успел поставить в устройства?

Я заметил, если в алишной платке есть ШИМ то конденсаторы там долго не живут, просто сохнут, проверенно

Так во всех dc-dc вроде есть ШИМ…
Кстати — разные DC-DC на разной частоте работают, наверняка.
По хорошему надо наверное подбирать керамические кондёры, шунтирующие электролиты, под частоту ШИМ платы — чтобы кондёры максимально гасили помехи, ну резонанс.
Что-то не хочется мне так глубоко копать :))

Полностью согласен, но ведь купив готовое устройство не станешь его разбирать с ходу, если все работает нормально)

Да, согласен.
Я в основном покупаю платы для само-сборки, туда можно и допаять керамический кондёр паралельно элекетролиту — как правильно подсказал Андрей (2350 на драйве) в посте ниже.
Кондеры приедут — допаяю, делов на пару минут.
Тут заказал www.Aliexpress.com/item/1…NF-330NF/32848919879.html

Зависит от качества. Если дешевые, как на фото, то не желательно использовать долго на предельных режимах. А так достаточно надежные.
Если дорогие, как у меня лабораторник на DPS5015, то у меня спокойно работают и на пределе.

железки с алишки работают некоторые уже по 8-10 лет. ничего не сдохло.

Несуществующий пользователь
Без машины

Какими led драйверами для авто пользуетесь? Купил себе светодиодов пиранья, хочу повторители поворотов переделать. Хар-ки: 80mA, 2.4V, по 9 штук в каждом повторителе. Каким драйвером лучше запитать?

Резисторов хватит для ограничения тока.

Не хватит резисторов. В автомобиле скачки напряжения, а соответственно и тока бешеные, плюс куча всяких электромоторов с обмотками и реле, которые добавляют интересностей. Поэтому без нормального стабилизатора тока долго в автомобиле не протянет ни один светодиод.

У всех работает, а у тебя токи повылазили!
Если бы это были мощные светодиоды тогда нужен драйвер.

Да хоть как гни.
Уже несколько лет работают на резисторах, а ты гемморойся на такой мелочи с драйверами.

Какими led драйверами для авто пользуетесь? Купил себе светодиодов пиранья, хочу повторители поворотов переделать. Хар-ки: 80mA, 2.4V, по 9 штук в каждом повторителе. Каким драйвером лучше запитать?

У меня led лампы с встроенными драйверами на авто. Дорогие, но надолго. Ближний, туманки, дхо/габариты/дальний/поворотники.
За мощностью не гнался при выборе — читал отзывы о нагрев и драйверах.
В поворотниках сзади led, спереди оставил стоковые лампы. Мигать стало чаще, эбу видит меньший ток ламы — думает лампа сгорела. Обманки (нагр. Резисторы) не ставил, не хочу.

На такой маленький ток лучше кренка lm7812 + резистор на 150-120 Ом.
дешевле, компактнее и надежней, имхо.

Несуществующий пользователь
Без машины

Вот внутренности спутникового ресивера Galaxy Innovations S2238
после года эксплуатации. Это не единичный экземпляр а ВСЕ.
Какие эл. на 10в то хоть с новя выдирать. 100% в ноль. А больше не подходят по высоте, это видно как кулибины приспособились.

триколоровские ресиверы, длинковские БП — все они с дерьмовыми конденсаторами, требующими замены через короткое время.
а вот асусовский роутер работает уже лет 10 — и хоть бы хны.

DSL-N12U у меня, тоже шуршит.

Верхняя плата, практически, как есть — работает больше 2х лет, в качестве USB-гнезда/зарядки. Сама плата запитана постоянно, нагрузку на неё вешаю по мере необходимости (телефон, планшет), почти каждый день, замечаний пока нет.

а ты задумайся при какой температуре они работают — может прощще не пихать их в закрытый корпус а поставить охлаждение принудительное?
И еще — боишся возгорания — делай металлические корпуса и ставь адекватные предохранители!

Спасибо!
Запитаны через предики 5А, наверное многоват ток предика — надо поискать на 2-3А (при 12В этого достаточно для питания зарядки).

зарядка 2а 5в это менее чем 1а 12 в! Так что предохранитель ставь на 1 а! Тем более что он сработает при длительном превышении тока больше чем в 1 а!

чото я не припомню пожара даже из-за развороченных вхлам конденсаторов…

Несуществующий пользователь
Без машины

На верхнем — полимерные, если не подделка, 10-15 лет проработают точно, на полимерных разрезов не будет.
На нижнем электролиты — до 3 лет, если качественные.
Для импульсных преобразователей лучше твердотел + тонкоплёночный хотябы на 1мф, чтобы вч помехи давить.

Обычные алюминиевые в таких корпусах тоже бывают.

Несуществующий пользователь
Без машины

На них разрезы будут, по факту поделка твердотела

На них разрезы будут, по факту поделка твердотела

P.S. Хотя странно, в доке нет такого номинала…

На верхнем — полимерные, если не подделка, 10-15 лет проработают точно, на полимерных разрезов не будет.
На нижнем электролиты — до 3 лет, если качественные.
Для импульсных преобразователей лучше твердотел + тонкоплёночный хотябы на 1мф, чтобы вч помехи давить.

Полимерные имеют красный цвет маркировки. Чёрный — это обычные оксидные алюминиевые.

Несуществующий пользователь
Без машины

Каждый производитель выбирает цвет сам.
Отличительная черта твердотела — отсутствие разрезов как на электролитах.

Разрезы присутствуют только на крупных конденсаторах.

Вот пример платы, комплектацию которой я сам заказывал по каталогу. В данном случае, электролитические конденсаторы из одной группы, с одной страницы каталога производителя. На 220 мкФ 25 В разрезы имеются, а на 47 мкФ 25 В — отсутствуют. Это обычные алюминиевые оксидные конденсаторы.

Без машины

На верхнем — полимерные, если не подделка, 10-15 лет проработают точно, на полимерных разрезов не будет.
На нижнем электролиты — до 3 лет, если качественные.
Для импульсных преобразователей лучше твердотел + тонкоплёночный хотябы на 1мф, чтобы вч помехи давить.

Если под твердотельными Вы имеете ввиду танталовые, то с ними тоже не все гладко :(, но скорее тоже как повезет — они славятся тем, что уходят в пробой. Мы на партию своих изделий закупили танталовые конденсаторы 47мкФх35В, жёлтого цвета, производителя точно не помню, могу завтра уточнить, стояли они в наших DC-DC преобразователях на 24 вольта. Так вот мы устали их ремонтировать — эти конденсаторы тупо пробивало. Сейчас закупили партию у другого поставщика и другого производителя, проблема ушла.

Несуществующий пользователь
Без машины

С танталовыми и у меня были проблемы, их похоже очень легко перегреть при пайке.

На верхнем — полимерные, если не подделка, 10-15 лет проработают точно, на полимерных разрезов не будет.
На нижнем электролиты — до 3 лет, если качественные.
Для импульсных преобразователей лучше твердотел + тонкоплёночный хотябы на 1мф, чтобы вч помехи давить.

Я еще в советские телевизоры ставил КМ.
Электролиты долго после этого живут.

Срок службы алюминиевых оксидных электролитических конденсаторов зависит от температуры их эксплуатации, характера тока через них (импульсный, пульсирующий, постоянный), и в небольшой степени, от рабочего напряжения по отношению к максимально-допустимому.

Высокая температура — враг номер один для электролитических конденсаторов. Не рекомендуется их располагать вблизи греющихся компонентов и теплоотводов. Плохой пример тому — нижнее фото.

Электролитические конденсаторы не любят импульсного характера тока. На обоих фотографиях — импульсные преобразователи, поэтому режим работы конденсаторов в этих устройствах не самый благоприятный. Уменьшить ток импульсов через электролитический конденсатор можно включением параллельно ему керамического конденсатора 1-10 мкФ проводниками минимальной длины. На верхнем фото так и сделано.

Ну и если напряжение эксплуатации электролитического конденсатора близко к максимально допустимому, что указано на корпусе, то срок службы также уменьшается. Поэтому в ответственных местах рекомендуется устанавливать конденсаторы с запасом по напряжению. Например, в цепи под напряжением 12-14 В ставить не 16 Вольтовые конденсаторы, а 25 или 35 Вольтовые, в цепи под напряжением 5 В не 6,3 Вольтовые, а 10 или 16 Вольтовые и т.п.

Если есть возможность (например в схемы источников питания), и позволяют габариты — ставить конденсаторы удвоенной ёмкости. Например, в фильтре питания достаточна ёмкость 47 мкФ, напряжение на конденсаторе 42-44 В — для надёжности ставим 100 мкФ 100 В. Для повышения надёжности устройств в целом, можно ставить вместо одно конденсатора, несколько параллельно, с такой же суммарной ёмкостью. И не забываем параллельно поставить керамический конденсатор…

Очень подробно и доходчиво. Спасибо!
В расчёте на эксплуатацию более 5 лет получается лучше покупать платы верхние, а не нижние — прально?
Напряжение входное не больше 15В у меня везде, на максимуме не использую. чувствовал что на максимуме ресурс будет меньше.

Да, верхняя плата лучше спроектирована.

Срок службы алюминиевых оксидных электролитических конденсаторов зависит от температуры их эксплуатации, характера тока через них (импульсный, пульсирующий, постоянный), и в небольшой степени, от рабочего напряжения по отношению к максимально-допустимому.

Высокая температура — враг номер один для электролитических конденсаторов. Не рекомендуется их располагать вблизи греющихся компонентов и теплоотводов. Плохой пример тому — нижнее фото.

Электролитические конденсаторы не любят импульсного характера тока. На обоих фотографиях — импульсные преобразователи, поэтому режим работы конденсаторов в этих устройствах не самый благоприятный. Уменьшить ток импульсов через электролитический конденсатор можно включением параллельно ему керамического конденсатора 1-10 мкФ проводниками минимальной длины. На верхнем фото так и сделано.

Ну и если напряжение эксплуатации электролитического конденсатора близко к максимально допустимому, что указано на корпусе, то срок службы также уменьшается. Поэтому в ответственных местах рекомендуется устанавливать конденсаторы с запасом по напряжению. Например, в цепи под напряжением 12-14 В ставить не 16 Вольтовые конденсаторы, а 25 или 35 Вольтовые, в цепи под напряжением 5 В не 6,3 Вольтовые, а 10 или 16 Вольтовые и т.п.

Если есть возможность (например в схемы источников питания), и позволяют габариты — ставить конденсаторы удвоенной ёмкости. Например, в фильтре питания достаточна ёмкость 47 мкФ, напряжение на конденсаторе 42-44 В — для надёжности ставим 100 мкФ 100 В. Для повышения надёжности устройств в целом, можно ставить вместо одно конденсатора, несколько параллельно, с такой же суммарной ёмкостью. И не забываем параллельно поставить керамический конденсатор…

Подобные конденсаторы керамические подойдут для установки «в параллель»?
По напряжению запас есть, а вот какая у них мощность — не знаю… Может это не критично…

Подойдут. Но лучший вариант, брать безвыводные SMD и паять их со стороны проводников на плате, прямо на выводы электролита.

А ёмкость выберите в пределах, как я выше написал.

Я попробую прямо на выводы электролита припаять — длинна ножек этих кондёров позволит сделать это удобно (обрежу по месту).
Заказал 100шт.

Громадное спасибо за консультацию!

Срок службы алюминиевых оксидных электролитических конденсаторов зависит от температуры их эксплуатации, характера тока через них (импульсный, пульсирующий, постоянный), и в небольшой степени, от рабочего напряжения по отношению к максимально-допустимому.

Высокая температура — враг номер один для электролитических конденсаторов. Не рекомендуется их располагать вблизи греющихся компонентов и теплоотводов. Плохой пример тому — нижнее фото.

Электролитические конденсаторы не любят импульсного характера тока. На обоих фотографиях — импульсные преобразователи, поэтому режим работы конденсаторов в этих устройствах не самый благоприятный. Уменьшить ток импульсов через электролитический конденсатор можно включением параллельно ему керамического конденсатора 1-10 мкФ проводниками минимальной длины. На верхнем фото так и сделано.

Ну и если напряжение эксплуатации электролитического конденсатора близко к максимально допустимому, что указано на корпусе, то срок службы также уменьшается. Поэтому в ответственных местах рекомендуется устанавливать конденсаторы с запасом по напряжению. Например, в цепи под напряжением 12-14 В ставить не 16 Вольтовые конденсаторы, а 25 или 35 Вольтовые, в цепи под напряжением 5 В не 6,3 Вольтовые, а 10 или 16 Вольтовые и т.п.

Если есть возможность (например в схемы источников питания), и позволяют габариты — ставить конденсаторы удвоенной ёмкости. Например, в фильтре питания достаточна ёмкость 47 мкФ, напряжение на конденсаторе 42-44 В — для надёжности ставим 100 мкФ 100 В. Для повышения надёжности устройств в целом, можно ставить вместо одно конденсатора, несколько параллельно, с такой же суммарной ёмкостью. И не забываем параллельно поставить керамический конденсатор…

В гараже для основного и бесперебойного освещения использую связку зарядное устройство>аккумулятор>плата что внизу>с десяток светодиодной ленты. За три года вздулись конденсаторы на выходе, на входе видимо из-за большого сглаживателя в виде аккумулятора они чувствуют себя комфортнее)

Периодические проверки конденсаторов

Согласно стандарту MIL-HDBK‑1131, алюминиевые электролитические конденсаторы MIL-PRF‑39018 должны быть пригодны для хранения и выпуска в течение 10‑летнего сертифицированного периода, рассчитанного с даты изготовления, при учете правильного хранения.

Конденсаторы военного класса должны проверяться каждые четыре года на соответствие требований по току утечки. Для конденсаторов промышленного класса этот период составляет три года.

Методы проверки должны быть визуальными и техническими. Рациональным для каждого теста является следующее:

  • внешний оптический осмотр для выявления признаков коррозии;
  • электрические параметрические измерения для выявления возможных несоответствий и отклонений по сравнению с исходной документацией;
  • контроль утечки электролита (проверка деградации герметичных уплотнений). Целостность уплотнения проводится по методу 606 ГОСТ 28885–90;
  • проверка на паяемость для определения деградации отделок припоя как на выводах меди из-за образования интерметаллидов медь–олово, так и на никелевой пластине из-за образования оксидов, богатых оловом.

Восстановление конденсаторов

При длительном хранении алюминиевые электролитические конденсаторы могут выйти из строя: эти компоненты необходимо периодически нагружать номинальным напряжением, чтобы поддерживать активность электролита. В противном случае со временем электролит в конденсаторе потеряет свою активность и станет непригодным для эксплуатации.

Влияние старения на конденсаторы во время хранения можно уменьшить или обратить вспять с помощью «риформинга», восстанавливающего внутренние свойства конденсатора. Суть данного метода состоит в подаче напряжения на конденсатор с контролем превышения указанного тока утечки. Напряжение постепенно увеличивается до номинального значения. Этот процесс приводит к образованию оксида алюминия, в результате чего восстанавливается диэлектрический слой. Таким образом, его можно регенерировать путем подачи напряжения на компонент. Тем не менее, рекомендуется вообще не использовать конденсаторы, которые хранились в течение длительного времени.

Процесс восстановления путем подачи напряжения может быть разным для конденсаторов разных производителей. В качестве примера в таблице приведены рекомендации для подготовки конденсаторов от одного из производителей.

используется регулируемый источник переменного напряжения;
в течение 30 мин прикладываются 25% напряжения;
следующие 30 мин напряжение повышается до 50%;
следующие 30 мин напряжение повышается до 75%;
следующие 30 мин напряжение повышается до 100%

Классификация

Основные параметры конденсаторных изделий определяются типом диэлектрика. От материала зависит стабильность ёмкости, тангенс диэлектрических потерь, пьезоэффект и другие. Исходя из этого, классификацию моделей целесообразно осуществлять именно по виду диэлектрика.

По данному признаку различают следующие типы изделий:

  • вакуумные;
  • с воздушным диэлектриком;
  • радиоэлементы, в которых диэлектриком является жидкость;
  • с твёрдым неорганическим диэлектриком (стекло, слюда, керамика). Характеризуются малым током утечки;
  • модели с бумажным диэлектриком и комбинированные, бумажно-плёночные;
  • масляные конденсаторы постоянного тока;
  • электролитические;
  • категория оксидных конденсаторов, к которым относятся оксидно-полупроводниковые и танталовые конденсаторы;
  • твёрдотельные, у которых вместо жидкого электролита используется органический полимер или полимеризованный полупроводник.

В твёрдотельных моделях срок службы больший, чем у жидко-электролитических и составляет около 50 000 часов. У них меньшее внутренне сопротивление, то есть ЭПС почти не зависит от температуры, они не взрываются.

Классифицируют изделия и по другому важному параметру – изменению ёмкости. По данному признаку различают:

  • постоянные конденсаторы, то есть те, которые имеют постоянную емкость;
  • переменные, у которых можно управлять изменением ёмкости механическим способом либо с помощью приложенного напряжения (варикапы и вариконды), а также путём изменения температуры (термоконденсаторы);
  • класс подстроечных конденсаторов, которые используют для подстройки или выравнивания рабочих ёмкостей при настройке контуров, а также с целью периодической подстройки различных схем.

Все существующие конденсаторы можно условно разделить на общие и специальные. К изделиям общего назначения относятся самые распространённые низковольтные конденсаторы (см. рис. 6). К ним не предъявляют особых требований.

Конденсаторы общего назначения

Все остальные ёмкостные радиоэлементы принадлежат к классу специального назначения:

Высоковольтные конденсаторы

  • импульсные;
  • пусковые;
  • высоковольтные (см. рис. 7);
  • помехоподавляющие,
  • дозиметрические и др.;

Изображённые на фото устройства могут работать в высоковольтных цепях сравнительно низкой частоты.

Маркировка

Для маркировки отечественных изделий применялась буквенная система. Сегодня распространена цифровая маркировка. В буквенной системе применялись символы:

  • К – конденсатор;
  • Б, К, С, Э и т. д – тип диэлектрика, например: К – керамический, Э – электролитический;
  • На третьем месте стоял символ, обозначающий особенности исполнения.

В данной системе маркировки иногда первую букву опускали.

В новой системе маркировки на первом месте может стоять буква К, а после неё идёт буквенно-цифровой код. Для обозначения номинала, вида диэлектрика и номера разработки используют цифры. Пример такой маркировки показан на рисунке 8. Обратите внимание на то, что на корпусе электролитического конденсатора обозначена полярность включения.

  • Ёмкость от 0 до 999 пФ указывают в пикофарадах, например: 250p:
  • от 1000 до 999999 пФ – в нанофарадах: n180;
  • от 1 до 999 мкФ – в микрофарадах: 2μ5;
  • от 1000 до 999999 мкФ – в миллифарадах: m150;
  • ёмкость, больше значения 999999 мкФ, указывают в фарадах.

Какие бывают электролитические конденсаторы

Важнейшие электронные компоненты техники, стоящие в одном ряду с микросхемами и резисторами, — это, конечно же, конденсаторы.

Конденсатор — это электронное устройство, которое накапливает электрический заряд. Он состоит из двух проводящих пластин, разделенных изолирующим материалом, называемым диэлектриком. В зависимости от области применения для изготовления диэлектрика используются различные типы изоляционных материалов.

Все современные конденсаторы делятся на две большие группы: полярные и неполярные. Полярность или неполярность того или иного емкостного компонента зависит главным образом от вещества, примененного в качестве диэлектрика между его обкладками.

Стоит отметить, что конденсаторы выпускаются на разное рабочее напряжение и в широком диапазоне емкостей. Конденсаторы тех или иных серий, в рамках одного типа, отличающиеся внутренней конструкцией, предназначаются для работы в различных режимах (в зависимости от характера тока, протекающего по цепи, в которой предполагается использовать данный конденсатор) и могут различаться сроком службы. Далее речь пойдет об электролитических конденсаторах.

Электролитические конденсаторы

Что такое электролитический конденсатор?

Электролитические конденсаторы отличаются от конденсаторов других типов возможностью достижения высоких емкостей по отношению к своему размеру. Именно по этой причине в качестве накопительных, фильтрующих конденсаторов в источниках питания обычно применяют именно электролитические конденсаторы.

В электролитических конденсаторах жидкий электролит выступает в роли одного из электродов (чаще всего в роли катода). Электролит представляет собой жидкость или гель с большим количеством ионов.

Высокое емкостное реактивное сопротивление электролитических конденсаторов имеет свои преимущества и недостатки.

Они характеризуются высоким током утечки, эквивалентным последовательным сопротивлением и ограниченным сроком службы. Электролитические конденсаторы могут быть жидкими или полимерными. Обычно они изготавливаются из алюминия или тантала, но могут использоваться и другие материалы.

Существует три основных типа электролитических конденсаторов: алюминиевые, танталовые и полимерные. Давайте их рассмотрим.

Электролитические алюминиевые конденсаторы

Алюминиевые конденсаторы имеют самую большую емкость по отношению к своему размеру. Такие конденсаторы полярны, то есть они включаются в цепь строго с соблюдением полярности напряжения, прикладываемого к клеммам.

Выпускаются алюминиевые конденсаторы в цилиндрических корпусах; они бывают рассчитаны на рабочее напряжение от 4 до 630 вольт; производятся на емкости из диапазона от 0,1 мкф до 2,7 Ф.

У конденсаторов данного типа положительная (анодная) обкладка изготовлена из алюминиевой фольги толщиной до 100 мкм. Фольга имеет протравленную поверхность, так что активная площадь увеличивается до 200 раз в сравнении с гладкой необработанной фольгой. Тонкий слой оксида алюминия на поверхности анодной пластины выступает здесь в качестве диэлектрика между обкладками.

Далее идет пропитанная электролитом бумага, предназначенная для предотвращения прямого контакта между обкладками. Ее толщина составляет от 30 до 75 мкм, а если напряжение между обкладками более 100 вольт — слой бумаги не один.

Электролитические алюминиевые конденсаторы

В качестве электролита, обеспечивающего ионную проводимость, здесь, как правило, используют состав на основе этиленгликоля и борной кислоты, либо электролит на водной основе (до 20% воды), способный обеспечить функционирование электронного компонента при максимальной температуре 85 или 105°C.

Конденсатор серии low ESR

Конденсаторы серии low ESR (с низким эквивалентным последовательным сопротивлением, для более сильных токовых пульсаций) содержат в своем электролите до 70% воды. Разрушительное действие воды на алюминиевые обкладки предотвращают внедрением в состав специальных добавок.

Второй обкладкой конденсатора (отрицательной, катодной) служит, по сути, жидкий электролит, прилегающий к шероховатой поверхности анодной обкладки. Но далее идет снова слой фольги — катодной фольги — предназначенной для соединения с соответствующей клеммой.

Алюминиевые электролитические конденсаторы SMD

Алюминиевые электролитические конденсаторы типа SMD имеют аналогичное внутреннее устройство, они предназначены для поверхностного монтажа на печатную плату, имеют миниатюрные габариты, рассчитаны на напряжение в пределах 50 вольт.

Электролитические танталовые конденсаторы

Здесь анодная алюминиевая фольга заменена танталом. Подобно тому, как это происходит с алюминием, танталовый анод также легко поддается покрытию оксидной пленкой.

Классический чиповый танталовый конденсатор представляет собой спеченный порошок (размер исходных частиц — до 10 мкм) тантала в качестве пористого анода, покрытый диэлектрической пленкой пентоксида тантала в электролитической ванне, затем — твердым диоксидом марганца, играющим роль электролита и катода. Диоксид марганца получается путем пиролиза жидкого нитрата марганца, в который погружают покрытую оксидом тантала гранулу.

Далее идет создание контактного вывода: покрытую диоксидом марганца гранулу последовательно погружают в графит, затем в серебро, а к серебру припаивают внешний катодный вывод.

Электролитические танталовые конденсаторы

Таким образом тантал позволяет получить полярный конденсатор с высокой удельной емкостью при сравнительно малых габаритах.

Эквивалентное последовательное сопротивление танталовых электролитических конденсаторов не изменяется при увеличении частоты, а импеданс компонента на частоте 100 кГц достигает минимального значения. По этой причине танталовые конденсаторы широко применяются в сильноточных высокочастотных низковольтных (в пределах 50 вольт) цепях.

Используя танталовые конденсаторы, необходимо строго соблюдать полярность и не превышать номинальное рабочее напряжение компонента, поскольку при нарушении нормальных условий эксплуатации разрушение конденсатора сопровождается возгоранием.

Электролитические полимерные конденсаторы

В электролитических полимерных конденсаторах жидкий электролит заменен на твердый токопроводящий полимер или на полимеризованный органический полупроводник.

Конденсаторы данного типа отличаются более низким эквивалентным последовательным сопротивлением, практически не зависящим от температуры.

Характеристики полимерных компонентов в целом более стабильны, чем у конденсаторов с жидким электролитом на водной основе, и срок службы у них, конечно, сильно дольше.

Электролитический полимерный конденсатор

Обычно полимеры являются изоляторами. Но здесь в качестве электролита используется особый проводящий полимер с двойными связями, легированный, допускающий в итоге движение носителей заряда — дырок.

Технологически прекурсоры полимера в форме порошка проникают в поры протравленного алюминиевого анода, затем осуществляется полимеризация.

Проводящие полимеры, наиболее широко используемые в полимерных конденсаторах, это: полипиррол и политиофен. Полимерные конденсаторы выводного и планарного форматов весьма востребованы сегодня в производстве различных электронных гаджетов.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий