Jaká je životnost a spolehlivost kondenzátorů?
Apr 14, 2023
Kondenzátory jsou základním prvkem mnoha návrhů obvodů, ale mohou být také nákladnou součástí systému. Proto je při nákupu komponent pro elektronické zařízení důležité vědět, jaká je životnost a spolehlivost různých typů kondenzátorů.
Kondenzátor je zařízení, které ukládá elektrický náboj, sestávající z vodičů oddělených izolačním materiálem nazývaným „dielektrikum“. Může to být vzduch, papír, plasty, slída nebo keramika. Dielektrikum má řadu vlastností, které jsou důležité při návrhu kondenzátoru, a tyto vlastnosti ovlivňují, jak velké kapacity může kondenzátor dosáhnout.
Nejběžnějším typem kondenzátoru je hliníkový elektrolytický kondenzátor, který je vyroben ze dvou vodivých hliníkových fólií, z nichž jedna má izolační vrstvu oxidu, a distanční vložky napuštěné vodivým kapalným elektrolytem. Ta se sroluje, umístí do válcového pouzdra a opatří dvěma spojovacími čepy nebo nohami.
Tyto krytky jsou polarizované, což znamená, že jakékoli stejnosměrné napětí, které je přes ně přivedeno, musí být orientováno v souladu s kladnými nebo zápornými značkami na jejich těle. Jejich výroba je levná a na rozdíl od většiny ostatních typů kondenzátorů jsou fyzicky malé na množství kapacity, kterou poskytují.
Jejich životnost je obvykle 15 let a více a obvykle je lze znovu používat po dlouhou dobu poté. Často ztratí část své jmenovité kapacity v důsledku odpařování elektrolytu, ale stále budou použitelné.
V audio obvodech jsou nejběžnější použití kondenzátorů pro tři funkce: propojení stejnosměrného napětí z výstupu jednoho prvku obvodu na druhý; oddělování a ukládání napájecích kolejnic; a frekvenčně selektivní obvody, jako jsou filtry a ekvalizéry. V těchto aplikacích fungují jako velmi účinný „blokátor“ toku stejnosměrného proudu a snižují vliv rušení, které může narušit kvalitu zvukového signálu tím, že do systému vnese velké množství šumu.
Fungují také jako „filtr“ tím, že snižují účinek nízkofrekvenčních signálů a někdy zvyšují odezvu vyšších frekvencí, aby zesilovač tyto signály snadněji reprodukoval. Používají se v mnoha různých obvodech a lze je nalézt v mnoha typech zařízení od elektronkových rádií po počítače a audio zařízení.
Životnost kondenzátoru závisí na několika faktorech, včetně materiálu, ze kterého je vyroben, jeho použití a okolní teploty, při které je skladován nebo provozován. Je také ovlivněna lokálním ohřevem, obrácenou polaritou DC a proudovými rázy a aplikací zvlněných proudů v obvodu.
Obecně řečeno, elektrolytické kondenzátory jsou náchylnější k degradaci než neelektrolytické a jejich ESR (vnitřní ekvivalentní sériový odpor) má tendenci se s věkem zvyšovat. Je to proto, že izolátory na elektrolytech jsou tenčí a mají větší povrch než jejich neelektrolytické protějšky, což je činí náchylnějšími na svodový proud.
Dobře navržený napájecí zdroj však může prodloužit životnost elektrolytických uzávěrů tím, že zabrání hromadění tepla na nich. Zde je dobré použít napájecí zdroj, který má vestavěné ochranné prvky, aby se zabránilo tepelnému úniku, a v případě potřeby vyměnit všechny elektrolyty, které dosáhly konce své životnosti.
