Czy można zrobić niepolarny kondensator elektrolityczny z dwóch zwykłych kondensatorów elektrolitycznych?

Dyskutowano na ten temat

• Jakie są powody, aby łączyć kondensatory szeregowo?
• Jakie są powody, aby łączyć kondensatory szeregowo?

co nie uważam za rozstrzygające:

• „okazuje się, że coś, co mogłoby WYGLĄDAĆ, jak dwie zwykłe elektrolityki, w rzeczywistości nie są dwie zwykłe elektrolityki”.
• „Nie, nie rób tego. Będzie również działał jak kondensator, ale gdy przejdziesz kilka woltów, zdmuchnie on izolator”.
• „Niby„ nie można zrobić BJT z dwóch diod ””
• „jest to proces, którego majster nie może wykonać”

Czy więc niepolarna (NP) nasadka elektrolityczna jest elektrycznie identyczna z dwiema nasadkami elektrolitycznymi w odwrotnej serii, czy nie? Czy nie wytrzymuje takich samych napięć? Co stanie się z nakrętką z odwróconym napięciem, gdy w kombinacji zostanie umieszczone duże napięcie? Czy istnieją praktyczne ograniczenia inne niż rozmiar fizyczny? Czy ma znaczenie, która biegunowość jest na zewnątrz?

Nie rozumiem, na czym polega różnica, ale wydaje się, że wiele osób uważa, że ​​jest jedna.

Podsumowanie:

Jak napisano w jednym z komentarzy, dzieje się coś w rodzaju diody elektrochemicznej:

Film jest przepuszczalny dla wolnych elektronów, ale zasadniczo nieprzepuszczalny dla jonów, pod warunkiem, że temperatura komórki nie jest wysoka. Gdy metal leżący pod folią ma potencjał ujemny, w tej elektrodzie dostępne są wolne elektrony, a prąd przepływa przez folię komórki. Po odwróceniu biegunowości elektrolit poddawany jest potencjałowi ujemnemu, ale ponieważ w elektrolicie są tylko jony i nie ma wolnych elektronów, prąd jest zablokowany. - Kondensator elektrolityczny Aleksandra M. Georgiewa

Zwykle kondensator nie może być uprzednio spolaryzowany, ponieważ przepłyną duże prądy i „zniszczą środkową warstwę materiału dielektrycznego poprzez redukcję elektrochemiczną”:

Elektrolit może wytrzymać odwrotne napięcie przez krótki czas, ale przewodzi znaczny prąd i nie działa jak bardzo dobry kondensator. - Wikipedia: Kondensator elektrolityczny

Jednakże, gdy masz dwa równolegle do siebie, kondensator nastawiony do przodu zapobiega przepływowi przedłużonego prądu stałego.

Działa również w przypadku tantalów :

W przypadku pozycji obwodu, w których nie można uniknąć odwrotnego skoku napięcia, dwa podobne kondensatory połączone szeregowo „z powrotem do tyłu” ... stworzą niepolarną funkcję kondensatora ... Działa to, ponieważ prawie całe napięcie w obwodzie spada na kondensatorze napięciowym do przodu , tak że urządzenie z tendencją do zmiany kierunku widzi tylko nieznaczne napięcie.

Często zadawane pytania na temat kondensatorów z litego tantalu (FAQ) :

Tlenowa konstrukcja dielektryczna stosowana w kondensatorach tantalowych ma podstawową rektyfikowaną właściwość, która blokuje przepływ prądu w jednym kierunku i jednocześnie oferuje ścieżkę niskiej rezystancji w przeciwnym kierunku.

Podsumowanie:

• Tak, mokre kondensatory elektrolityczne „spolaryzowane” aluminiowe „mokre” można zgodnie z prawem łączyć „jedna za drugą” (tj. Szeregowo z przeciwnymi biegunami), aby utworzyć kondensator niepolarny.

• C1 + C2 są zawsze równe pod względem pojemności i napięcia znamionowego
  Skuteczny = = C1 / 2 = C2 / 2

• Efektywność = ocenianie C1 i C2.

• Zobacz „Mechanizm” na końcu, jak to działa (prawdopodobnie).

Powszechnie przyjmuje się, że dwa kondensatory mają identyczną pojemność, gdy jest to zrobione.
Powstały kondensator o połowie pojemności każdego poszczególnego kondensatora.
np. jeśli dwa kondensatory x 10 uF zostaną umieszczone szeregowo, uzyskana pojemność wyniesie 5 uF.

Wnioskuję, że powstały kondensator będzie miał takie samo napięcie znamionowe jak poszczególne kondensatory. (Mogę się mylić).

Przez wiele lat widziałem tę metodę wielokrotnie, a co ważniejsze, widziałem metodę opisaną w uwagach aplikacyjnych wielu producentów kondensatorów. Zobacz na końcu jedno takie odniesienie.

Zrozumienie prawidłowego ładowania poszczególnych kondensatorów wymaga albo wiary w stwierdzenia producentów kondensatorów („zachowuj się, jakby były omijane przez diody”), albo dodatkowej złożoności, ALE zrozumienie, jak działa układ po zainicjowaniu, jest łatwiejsze.
Wyobraź sobie dwie nakładki z tyłu na plecy z Cl w pełni naładowanym, a Cr w pełni rozładowanym.
Jeśli prąd zostanie teraz przepuszczony przez szeregowy układ tak, że Cl rozładuje się do zera, wówczas odwrócona polaryzacja Cr spowoduje, że zostanie naładowany do pełnego napięcia. Próbuje przyłożyć dodatkowy prąd i dalsze rozładowanie Cl, więc zakłada, że ​​niepoprawna biegunowość doprowadziłaby do tego, że Cr byłby ładowany powyżej napięcia znamionowego, tzn. można by próbować, ALE byłoby poza specyfikacją dla obu urządzeń.

Biorąc powyższe pod uwagę, na konkretne pytania można odpowiedzieć:

Jakie są powody, aby łączyć kondensatory szeregowo?

Może stworzyć dwubiegunową czapkę z 2 x czapek polarnych.
LUB może podwoić napięcie znamionowe, o ile dołoży się starań, aby zrównoważyć rozkład napięcia. Rezystory Paralleld są czasami używane w celu osiągnięcia równowagi.

„okazuje się, że coś, co mogłoby WYGLĄDAĆ, jak dwie zwykłe elektrolityki, w rzeczywistości nie są dwie zwykłe elektrolityki”.

Można to zrobić za pomocą elektrolityki zwykłej.

„Nie, nie rób tego. Będzie również działał jak kondensator, ale gdy przejdziesz kilka woltów, zdmuchnie on izolator”.

Działa OK, jeśli oceny nie zostaną przekroczone.

„Niby„ nie można zrobić BJT z dwóch diod ””

Podano powód porównania, ale nie jest on prawidłowy. Każda połowa kondensatora nadal podlega tym samym zasadom i wymaganiom, co w przypadku samodzielnego działania.

„jest to proces, którego majster nie może wykonać”

Majsterkowicz może - całkowicie legalny.

Czy więc niepolarna (NP) nasadka elektrolityczna jest elektrycznie identyczna z dwiema nasadkami elektrolitycznymi w odwrotnej serii, czy nie?

Może się to zdarzyć, ale producenci zwykle dokonują zmiany produkcyjnej, aby były dwie folie anodowe, ALE wynik jest taki sam.

Czy nie wytrzymuje takich samych napięć?

Napięcie znamionowe jest takie samo jak dla jednego trzonka.

Co stanie się z nakrętką z odwróconym napięciem, gdy w kombinacji zostanie umieszczone duże napięcie?

W normalnej pracy NIE ma odwrotnego uprzedzenia. Każda nasadka obsługuje pełny cykl prądu przemiennego skutecznie widząc pół cyklu. Zobacz moje wyjaśnienie powyżej.

Czy istnieją praktyczne ograniczenia inne niż rozmiar fizyczny?

Żadnych oczywistych ograniczeń, o których mogę myśleć.

Czy ma znaczenie, która biegunowość jest na zewnątrz?

Nie. Narysuj obraz tego, co każda czapka widzi w izolacji, bez odniesienia do tego, co jest „poza nią. Teraz zmień ich kolejność w obwodzie. To, co widzą, jest identyczne.

Nie rozumiem, na czym polega różnica, ale wydaje się, że wiele osób uważa, że ​​jest jedna.

Masz rację. Funkcjonalnie z punktu widzenia „czarnej skrzynki” są takie same.

PRZYKŁAD PRODUCENTA:

W niniejszym dokumencie Przewodnik stosowania aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych bY Cornell Dubilier, jak twierdzi, kompetentny i ceniony producent kondensatorów (w wieku 2.183 i 2.184)

• Jeśli dwa aluminiowe kondensatory elektrolityczne o tej samej wartości zostaną połączone szeregowo, równolegle z zaciskami dodatnimi lub ujemnymi, powstały pojedynczy kondensator jest kondensatorem niepolarnym o połowie pojemności.

  Dwa kondensatory prostują przyłożone napięcie i działają tak, jakby były omijane przez diody.

  Po przyłożeniu napięcia kondensator o prawidłowej polaryzacji otrzymuje pełne napięcie.

  W niepolarnych aluminiowych kondensatorach elektrolitycznych i rozruchowych silnikach aluminiowych kondensatorach elektrolitycznych druga folia anodowa zastępuje folię katodową, aby uzyskać niepolarny kondensator w jednym przypadku.

Ten komentarz ze strony 2.183 ma znaczenie dla zrozumienia ogólnego działania.

• Chociaż może się wydawać, że pojemność jest między dwiema foliami, w rzeczywistości pojemność jest między folią anodową a elektrolitem.

  Płyta dodatnia jest folią anodową;

  dielektryk jest izolującym tlenkiem glinu na folii anodowej;

  prawdziwą płytą ujemną jest przewodzący ciekły elektrolit, a folia katodowa łączy się jedynie z elektrolitem.

  Ta konstrukcja zapewnia kolosalną pojemność, ponieważ trawienie folii może zwiększyć powierzchnię ponad 100 razy, a dielektryk tlenku glinu ma grubość mniejszą niż mikrometr. Tak powstały kondensator ma bardzo dużą powierzchnię płytki, a płyty są okropnie blisko siebie.

DODANY:

Intuicyjnie czuję, jak robi Olin, że należy zapewnić środki utrzymania właściwej polaryzacji. W praktyce wydaje się, że kondensatory dobrze sobie radzą z „początkowym stanem granicznym”. Cornell Dubiliers „zachowuje się jak dioda” wymaga lepszego zrozumienia.

MECHANIZM:

Myślę, że poniżej opisano, jak działa system.

Jak opisałem powyżej, gdy jeden kondensator zostanie w pełni naładowany na jednym krańcu przebiegu prądu przemiennego, a drugi całkowicie rozładowany, wówczas system będzie działał poprawnie, z ładunkiem przekazywanym na zewnętrzną „płytkę” jednego wieczka, naprzeciwko wewnętrznej płytki tego WPR do drugiej WPR i „na drugim końcu”. tj. korpus ładunku przenosi się do i pomiędzy dwoma kondensatorami i umożliwia przepływ ładunku netto do i od podwójnej nasadki. Jak dotąd żaden problem.

Prawidłowo napięty kondensator ma bardzo niski upływ.
Kondensator z odwróconym napięciem ma większy upływ i być może znacznie wyższy.
Przy uruchomieniu jedna nasadka jest odchylana w odwrotnym kierunku na każdym pół cyklu i płynie prąd upływowy.
Przepływ ładunku jest taki, że doprowadza kondensatory do właściwie wyważonego stanu.
Jest to „działanie diodowe”, o którym mowa - nie formalne sprostowanie, powiedzmy, ale wyciek w przypadku nieprawidłowego działania.
Po kilku cyklach zostanie osiągnięta równowaga. Im bardziej „nieszczelna” jest czapka w przeciwnym kierunku, tym szybsza równowaga zostanie osiągnięta.
Wszelkie niedoskonałości i nierówności zostaną zrekompensowane przez ten mechanizm samoregulacji. Bardzo schludny.

Wiem, że robiono to z powodzeniem od wieków, ale dlaczego warto to sprawdzić.

Myślałem, że stworzę szybką symulację na podstawie informacji podanych przez Russella w jego odpowiedzi. Głównym punktem jest część „zachowuj się, jakby były omijane przez diody”. Jest to bardzo przybliżone przybliżenie, ale daje obraz tego, co może się dziać.

I [D1] i I [D2] reprezentują prąd zwrotny przez czapki. Początkowo jedna z nasadek otrzymuje krótkotrwały skok prądu wstecznego, a następnie staje się minimalna dla obu. I [C1] i I [C2] reprezentują prąd przez pojemność. Spełnia to oczekiwania limitu 0,5 uF przy 100 Hz. Reaktancja pojemnościowa

Tak będzie prąd szczytowy

Jasnoniebieska fala na trzecim wykresie to napięcie zasilania. Ciemnoniebieskie i zielone fale na trzecim wykresie reprezentują napięcie widoczne na każdym kondensatorze (+ zacisk względem - zacisk każdego)

Jak widać, oba są poprawnie spolaryzowane.

Tak, możliwe jest połączenie dwóch spolaryzowanych czapek w jedną skuteczną niepolaryzowaną czapkę, ale z pewnymi ograniczeniami. Każda indywidualna górna granica musi nadal widzieć tylko napięcia w ramach specyfikacji. Najłatwiejszym sposobem na osiągnięcie tego jest napięcie zasilania, które gwarantuje, że zawsze będzie wyższe lub niższe od napięcia przyłożonego do dowolnej strony niepolaryzowanej nasadki. Dwie spolaryzowane zaślepki są następnie połączone z powrotem z powrotem, a do zasilacza podłączony jest rezystor o wysokiej wartości:

Należy zauważyć, że całkowita pojemność jest szeregową kombinacją dwóch pojedynczych kondensatorów, co stanowi połowę każdego, jeśli są one równe. W powyższym przykładzie całkowita efektywna pojemność wynosi 235 μF.

Należy również dokładnie rozważyć zakres napięcia każdej czapki. Najgorszy przypadek zależy od tego, co może zrobić obwód zewnętrzny. Załóżmy na przykład, że oba końce są utrzymywane na poziomie 10 V, a następnie lewy koniec nagle spadł do 0 V. Centrum będzie znajdować się przy -5 V z 15 V w poprzek prawej czapki bezpośrednio po kroku. Należy również wziąć pod uwagę impedancję 1 MΩ na sygnale zasilającym. R1 musi być wystarczająco niskie, aby przeciek przez korki nie powodował zbyt dużego napięcia, ale poza tym był tak wysoki, jak to możliwe, aby nie obciążać sygnału.

Ogólnie rzecz biorąc, tego rodzaju sztuczkę należy uznać za ostateczność. Ponieważ kondensatory bipolarne są zwykle potrzebne do sygnałów, często można je ustawić tak, aby wymagały niższej pojemności bipolarnej. Wielowarstwowe ceramiczne nasadki znacznie się rozwinęły w ciągu ostatniej dekady. Jeśli poradzisz sobie z 10 uF zamiast 100 uF, ceramiczna puszka prawdopodobnie wykona to zadanie.

Należy pamiętać, że równoważna rezystancja szeregowa (ESR) sparowanych kondensatorów szeregowych jest podwojona. Ponieważ komponenty odchylają się od swojego idealnego modelu (kondensator zbliżony do idealnego / rzeczywistego powinien mieć nieznaczny opór i impedancję), może mieć niepożądane skutki (np. Uwalnianie dymu). Na przykład układy scalone, takie jak LM78xx i LM317, będą miały słabą regulację z powodu dzwonienia wywołanego przez kondensatory z filtrem o wysokim ESR

Zbudowałem oscylator TTL do sprawdzenia. Dyskusja jest częściowo poprawna.

Jeśli cykl pracy jest bliski 50%, wówczas kondensatory działają tak, jakby miały wbudowane diody i ograniczają ujemne (niewłaściwy kierunek) skok napięcia. Jeśli cykl pracy nie wynosi 50% (w moim przypadku około 30%), wówczas ujemny skok napięcia wynosił około 0 V na jednym kondensatorze i 1,1 V na drugim.

Obejmowałbym diody ochronne we wszystkich aplikacjach sygnałów symetrycznych z wyjątkiem małej mocy. W zastosowaniach energetycznych diody Schottky'ego mogą być opłacalną inwestycją.

Tak, można to zrobić bezpiecznie i bezpiecznie, ale obawiam się, że istnieją różne problemy, jeśli po prostu zastosujesz się do porady w niektórych odpowiedziach.

Na przykład, jeśli opornie polaryzujesz punkt środkowy do potencjału zasilania, kondensatory mogą być narażone na 1,5 x potencjał zasilania, nawet jeśli kondensatory pasują do siebie. Każde niedopasowanie zwiększy możliwe maksimum, a w zależności od specyfikacji niedopasowanie może być znaczne: nawet +/- 20% reprezentuje najgorszy przypadek wynoszący 1,5: 1).

Połączenie krzyżowe oparte na diodach jonowych pozwala uniknąć powyższego problemu, ale wprowadza inny - przynajmniej teoretycznie. Możliwe jest, że kondensatory mają niski poziom upływu, który nie jest bezpośrednio związany z zamierzonym działaniem; może to powodować problemy z upływem czasu, jeśli jeden kondensator wycieknie, a drugi nie. Nie mam żadnej wiedzy o tym, ale równoległe zastosowanie tanich diod małosygnałowych powinno być więcej niż wystarczające, aby stłumić efekt, ponieważ elektrolityka aluminiowa nie przewodzi znacznie poniżej około 1,5 wolta (chociaż osobiście wolę zachować co najwyżej 1 wolt w długim okresie). (Na marginesie: oprócz podejrzanych złączy, najczęstszą przyczyną awarii urządzeń, które widziałem, jest obwód rebiasingu elektrolitycznego od zamierzonych warunków polaryzacji - więc,

Ostatnia uwaga na temat bezpieczeństwa: wymóg stosowania uprzedzeń krzyżowych sugeruje, że na parze występuje znaczący sygnał prądu przemiennego. Oznacza to prąd tętnienia; pamiętaj, aby nie przekroczyć wartości prądu tętnienia, a także pamiętać, że (w zależności od typu i konstrukcji) wartość prądu tętnienia kondensatorów elektrolitycznych jest zależna od częstotliwości

Firma, dla której pracowałem, zbudowała tysiące instrumentów, które wykorzystywały elektrolitykę równolegle. Nigdy nie było problemu.

Może się to wydawać niezwykle podstawową analizą obserwacyjną, ale patrząc na przebieg sinusoidy, gdy przecina zero, mamy dwie połówki, np. Fala 110 V prądu przemiennego wynosi 220 V od (+) do (-) pików. Oznacza to, że C1 i C2 są naprzemiennie skierowane do przodu i odwrócone w stosunku do swoich elektrolitów. Napięcie polaryzacji do przodu wynosi 110 V w poprzek odpowiednio napiętej czapki C1, a następnie odpowiednio w C2 podczas każdego ich dodatniego półcyklu. Patrząc na cykle kwartalne, pułapy ładują się dodatnio przez odpowiedni dodatni cykl pierwszego kwartału i rozładowują przez cykl drugi kwartał. Napięcie 110 V ładuje i rozładowuje jeden kondensator, a następnie drugi, naprzemiennie.

Ale zakładając, że 110 V spadło na oba kondensatory, jeden do przodu, a drugi z przesunięciem do tyłu, wówczas spadek na dowolnej czapce wyniósłby w rzeczywistości tylko 55 V. Być może nie jest to mądre lub zalecane jest odwrócenie obciążenia elektrolitycznego, ale w opisanym przypadku wielkość odchylenia wynosi tylko połowę, a właściwie jedną czwartą faktycznie przyłożonego (220) napięcia. Zgodnie z najlepszymi praktykami, stosowanie czapek o wartości co najmniej dwukrotności przyłożonego napięcia i nigdy nie przekraczającej połowy tej wartości znamionowej (1/4 spada na każdą czapkę) najwyraźniej nie osiąga punktu zniszczenia.

Zrobiłem to z czterema czapkami 30uf, wszystkie negy połączone. Weź dwie pozycje dla jednej strony, dwie dla drugiej. Wszystkie cztery czapki miały 30uf przy 150 V. Wykonuj matematykę, jak chcesz, ale głośniki działały dobrze przez 33 lata, dopóki nie musiałem wymieniać komponentów po prostu dlatego, że nadszedł czas, aby ponownie zakryć zwrotnice i ponownie spienić głośniki niskotonowe.

Pamiętaj, Q = CV. Jeśli masz dwa kondensatory połączone szeregowo i zintegrujesz prąd przez kondensatory, Q będzie się przełączać z jednego kondensatora na drugi ... Jednak możliwe jest zerowe napięcie w szeregowej kombinacji dwóch kondensatorów, ale nadal ma bardzo znaczące, ale jednakowe napięcie na każdym kondensatorze. np. + 10v + -10v = 0v.

Ale czekaj, jest jeszcze jedna uwaga. Pamiętasz Q = CV, którego nauczyłeś się podczas pierwszej klasy elektroniki? Cóż, ponieważ tolerancja elektrolityki może bardzo łatwo wynosić 20 procent, to to samo Q na kondensatorach, które różnią się w C o 20% lub więcej, jeśli tolerancje są w przeciwnym kierunku, może powodować bardzo dużą różnicę w szczycie napięcia, który każdy kondensator zobaczy.

Pomysł umieszczenia diody na każdym kondensatorze w celu wyeliminowania możliwości zauważalnego prądu wstecznego jest bardzo dobrym rozwiązaniem. Napięcia na kondensatorach wyrównają się, najczęściej, bardzo szybko w warunkach prądu przemiennego. Robiąc to i upewniając się, że zachowujesz ostrożność w wyborze maksymalnego napięcia dla kondensatorów, uzyskasz realne rozwiązanie.

Jedynym innym problemem, jaki będziesz miał, jest to, że elektrolityka nie lubi być w pełni ładowana i rozładowywana w sposób powtarzalny. Są znacznie lepsze do kontrolowania tętnienia niż przechodzenie prądu przemiennego - producenci kondensatorów stwierdzają to w swoich notatkach aplikacyjnych.

Widziałem rolkę własnej dwubiegunowej czapki wykonanej z dwóch tylnych elektrod o tej samej wartości z odwróconymi diodami na nich. To było w 1988 r., Kiedy byłem zupełnie nowy z Uni. Nie lubiłem ich wtedy i ślubowałem nie robić tego na niczym nowym. Nadawany produkt audio, który ich używał, został wyprodukowany w setkach i nie zawiódł, więc mój szef nie kazał mi go przeprojektować. Więc niezawodność była dobra w tej aplikacji o niskim tętnieniu prądu. Co to za technologia i Testowałem wspomniane czapki na zestawie testowym AUDIO PRECISION, który był w czasie kolan pszczół. Nikt z nas nie mógł znaleźć żadnych zniekształceń pochodzących od czapek. z drugiej strony sieci zwrotnic głośnikowych często używają dwubiegunowych czapek eltec, o których wiadomo, że zawodzą i usuwają głośnik wysokotonowy.W rzadkich przypadkach, gdy wymieniam czyjś głośnik wysokotonowy, odrzucam dwubiegunowe electro i zastępuję folią metalową.