Czy powinienem wyrzucić mój zapas starych kondensatorów elektrolitycznych?

Zajmuję się elektroniką hobbystyczną od ponad 10 lat, a niektóre z moich kondensatorów elektrolitycznych są w tym wieku. Wydaje się, że działają dobrze i nie wykazują korozji ani innych widocznych defektów, ale zwykle stosuje się je raczej w prototypowaniu niż w produkcji.

Wiedząc, że mają one ograniczony okres trwałości , jestem ciekawy, czy powinienem po prostu odrzucić to, co mam, kupić nowy ekwipunek i obrócić go.

Jak najlepiej mogę powiedzieć, że moje stare kapsle nie udało, są poza specyfikacją, czy może są dzieje się nie powiedzie?

Najlepszym sposobem na stwierdzenie, że korek elektrolityczny jest zły lub niedługo się zepsuje, jest użycie miernika ESR .

Miernik ESR bezpośrednio mierzy jedną z największych przyczyn awarii elektrolitycznych pokryw: gdy ESR staje się wysoki, P = I²R mówi nam, że rozpraszanie mocy rośnie, więc powstaje ciepło, które spala więcej elektrolitu, co powoduje wzrost ESR, co ... W końcu, poof-bang, to już nie jest czapka.

Przeczytaj arkusz danych czapki, aby dowiedzieć się oczekiwanej wartości ESR. Różni się znacznie między rodzajami kondensatorów i wartościami pojemności. Z reguły im tańszy i mniejszy limit, tym wyższa jest oczekiwana ESR. Widziałem wartości od 30 mΩ do 3 Ω. Jedynym powodem, dla którego podaję liczby, jest pokazanie tego stosunku 100: 1, a nie ustalanie swoich oczekiwań, abyś mógł zacząć mierzyć bez zapoznania się z kartą danych czapki.

Możesz ponownie utworzyć dielektryk elektrolitycznych nakrętek. Istnieją dwie główne metody.

Ponowne formowanie dielektryka za pomocą ławki

Jedną ze szkół jest ładowanie kołpaka przez wiele minut za pomocą schematu ograniczającego prąd do jego napięcia znamionowego, a następnie pozostawienie go tam na wiele minut.

Jest na to kilka metod, z których głównym celem jest ograniczenie prądów do poziomów, które zapobiegają wysadzeniu kondensatora w twarz, jeśli kondensator po prostu nie może zostać przywrócony.

Metoda rezystorowa

Najprostszym sposobem na osiągnięcie tego jest umieszczenie dużego rezystora szeregowo między kondensatorem a źródłem zasilania. Użyj wzoru stałej czasowej RC (τ = RC), aby obliczyć właściwą wartość rezystora. Podana mi ogólna zasada opiera się na fakcie, że kondensator jest prawie w pełni naładowany po pięciu stałych czasowych, więc w powyższym wzorze ustawiliśmy τ = 1500: 5 minut w sekundach × 5 stałych czasowych. Następnie możemy zmienić to na R = 1500 ÷ C. Teraz po prostu zamień wartość kondensatora na wzór, aby uzyskać minimalny wymagany rezystor.

Na przykład, aby ponownie utworzyć czapkę 220 μF, należy ładować ją przez rezystor nie mniejszy niż 6,8 MΩ.

Ustaw napięcie zasilacza na normalne napięcie robocze dla kondensatora. Jeśli jest to kondensator 35 V, prawdopodobnie ma on około 30 V podczas normalnej pracy, więc użyłbyś tego jako wartości zadanej napięcia. Nie widzę dobrego powodu, aby przesunąć kondensator poza jego normalne napięcie robocze; siła dielektryczna wzrośnie z czasem do pewnego fizycznego limitu i na tym się skończy.

Ta metoda jest nieliniowa, ładuje się najszybciej na początku, a następnie zwalnia asymptotycznie w miarę zbliżania się do wartości zadanej napięcia zasilacza.

Metoda prądu stałego

Bardziej wyrafinowaną metodą byłoby zastosowanie zasilanego na stole zasilacza o ograniczonym prądzie , osiągając ten sam cel. Wzór na to jest I = CV ÷ τ. Jeśli zawsze chcemy ładować przez ponad 30 minut, τ = 1800.

Aby ponownie przerobić nasz przykład 220 µF, musimy również znać napięcie końcowe, które wybralibyśmy w taki sam sposób jak powyżej. Użyjmy ponownie 30 V jako naszego celu. Zastąpienie tego i naszego czasu ładowania powyższym wzorem daje niezbędny prąd ładowania, który w tym przypadku wynosi 3,7 µA.

Jeśli Twój zasilacz może spaść tylko do 1 mA dla aktualnego ustawienia limitu, musisz zdecydować, czy chcesz zaryzykować ładowanie w ciągu zaledwie 6,6 sekundy, co otrzymujemy przez proste przegrupowanie wzoru.

Ta metoda jest liniowa, zwiększając napięcie na kondensatorze o stałą wartość na jednostkę czasu, aż osiągnie wartość zadaną napięcia. Główną konsekwencją tego jest to, że końcowy prąd ładowania będzie wyższy dla danego całkowitego czasu ładowania niż w przypadku metody rezystorowej, ale prąd ładowania początkowego będzie niższy. Ponieważ niebezpieczeństwo uszkodzenia kondensatora wzrasta w miarę zbliżania się do wartości zadanej napięcia, dzięki temu metoda rezystorowa jest bezpieczniejsza, a czas ładowania jest równy.

Metoda łączona

To prowadzi nas do metody połączonej, która została zastosowana w powyższym ogniwie: zasilacz prądu stałego ładujący kondensator przez rezystor. Rezystor spowalnia prąd ładowania wraz ze wzrostem napięcia, a zasilacz o ograniczonym prądzie może ograniczać szybkość ładowania przy niskich napięciach poniżej tego, co sam rezystor zrobiłby.

Prąd upływu

Jeśli zrobisz to z dobrym zasilaniem stołowym, po osiągnięciu limitu napięcia ładowania, jeśli zasilacz nadal wykazuje przepływ prądu, to jest prąd upływu kondensatora, który możesz porównać ze specyfikacją w karcie danych czapki. Idealny kondensator ma prąd upływu równy zero, ale tylko najlepsze kondensatory zbliżają się do tego ideału. Czapki elektrolityczne są dalekie od ideału. Jeśli pozostawisz kondensator w konfiguracji ładowania, może się okazać, że prąd upływowy spada przez pewien czas po osiągnięciu limitu napięcia, a następnie stabilizuje się. Właśnie w tym momencie wiesz, że dielektryk jest teraz tak silny, jak to tylko możliwe.

Ponowne formowanie obwodu dielektrycznego

Druga metoda podnosi również napięcie kondensatora powoli przez długi czas, ale robi to w obwodzie. Działa tylko w przypadku urządzeń zasilanych prądem przemiennym i najlepiej jest go używać do przekształcania dielektryków w liniowych zasilaczach, zarówno regulowanych, jak i nieregulowanych.

Ten trik wykonuje się za pomocą żylaka , który pozwala powoli podnosić napięcie zasilania prądu przemiennego do obwodu. Zaczynam od wolta lub dwóch, a następnie podkręcam go w górę o wolt lub trzy na raz, z wieloma sekundami między zmianami. Podobnie jak w przypadku powyższych metod, spodziewaj się spędzić na tym co najmniej pół godziny. Mamy tu do czynienia z mokrą chemią, a nie bramami półprzewodnikowymi; to wymaga czasu.

Im bardziej „liniowy” jest obwód, tym bardziej prawdopodobne jest, że będzie on działał dobrze. Przełączanie zasilaczy i obwodów cyfrowych może być zirytowane powoli rosnącym napięciem szyny wytwarzanym tą metodą. Niektóre obwody mogą nawet ulegać autodestrukcji w takich warunkach, ponieważ zostały zaprojektowane przy założeniu, że napięcie zasilania zawsze wzrośnie gwałtownie od zera do normalnej wartości roboczej.

Jeśli masz obwód cyfrowy zasilany z liniowo regulowanego zasilacza, możesz zreformować zasilacz oddzielnie od obwodu zasilanego. W tym czasie możesz przyłożyć obciążenie rezystancyjne na wyjście zasilacza.

Wspomniano o ESR jako sposobie oceny jakości kondensatora.

W przypadku braku miernika ESR można zastąpić oscyloskop, własny mózg i optyczny układ wejściowy sygnałem fali prostokątnej i rezystorem. Wiele zakresów ma jako wynik bonusowe wyniki kalibracji fali prostokątnej.

Zastosuj falę prostokątną do kondensatora za pomocą odpowiedniego szeregowego rezystora. [Generator - seria R - nasadka - ziemia. ]

• Wartość „odpowiedniej wartości” zależy od ESR i możliwości napędu generatora. Idealnie R jest kilkukrotnie prawdopodobnym zakresem ESr, ale realistycznie używa najniższej wartości, jaką źródło sygnału będzie tolerować w ramach specyfikacji i / lub bez znacznego zniekształcania fali prostokątnej.

Za pomocą oscyloskopu obserwuj napięcie na kondensatorze.

Po przyłożeniu fali prostokątnej napięcie kondensatora podskoczy zasadniczo natychmiast z powodu dzielnika utworzonego tylko przez ESR i rezystor szeregowy.
Ponieważ napięcie na kondensatorze nie może zmienić się natychmiast, natychmiastowy efekt początkowy będzie wynikał tylko z ESR.
ESR ~~~ = Vstep_initial / Rseries x Vpp_square_wave.

Nie trzeba sobie z tym poradzić ilościowo - wystarczy spojrzeć na zakres i zauważyć, że dla partii identycznych czapek duży początkowy krok w porównaniu z innymi = zła czapka.