Каков срок службы и надежность конденсаторов?
Apr 14, 2023
Конденсаторы являются важным элементом многих схемных решений, но они также могут быть дорогостоящей частью системы. Вот почему при покупке компонентов для электронного устройства важно знать, каковы срок службы и надежность различных типов конденсаторов.
Конденсатор — это устройство, хранящее электрический заряд, состоящее из проводников, разделенных изолирующим материалом, называемым «диэлектриком». Это может быть воздух, бумага, пластик, слюда или керамика. Диэлектрик обладает рядом свойств, которые важны для конструкции конденсатора, и эти свойства влияют на то, какой емкости может достичь конденсатор.
Наиболее распространенным типом конденсатора является алюминиевый электролитический конденсатор, который состоит из двух проводящих алюминиевых фольг, одна из которых имеет изолирующий оксидный слой, и прокладки, пропитанной проводящим жидким электролитом. Его сворачивают, помещают в цилиндрический корпус и снабжают двумя соединительными штифтами или ножками.
Эти крышки поляризованы, а это означает, что любое постоянное напряжение, подаваемое на них, должно быть ориентировано в соответствии с положительной или отрицательной маркировкой на их корпусе. Они дешевы в производстве и, в отличие от большинства других типов конденсаторов, физически малы для той емкости, которую они обеспечивают.
Срок их службы обычно составляет 15 и более лет, после чего они обычно могут использоваться повторно в течение длительного времени. Часто они теряют часть своей номинальной емкости из-за испарения электролита, но их все еще можно использовать.
В аудиосхемах конденсаторы чаще всего используются для трех функций: передача постоянного напряжения с выхода одного элемента схемы на другой; развязка и хранение шин питания; и частотно-селективные схемы, такие как фильтры и эквалайзеры. В этих приложениях они действуют как очень эффективный «блокатор» постоянного тока, уменьшая влияние помех, которые могут нарушить качество аудиосигнала, внося в систему большое количество шума.
Они также действуют как «фильтр», уменьшая влияние низкочастотных сигналов и, иногда, усиливая отклик более высоких частот, чтобы упростить воспроизведение этих сигналов усилителем. Они используются в самых разных схемах и могут быть найдены во многих типах устройств, от ламповых радиоприемников до компьютеров и аудиоаппаратуры.
Срок службы конденсатора зависит от нескольких факторов, в том числе от материала, из которого он изготовлен, его применения и температуры окружающей среды, при которой он хранится или эксплуатируется. На него также влияет локальный нагрев, скачки постоянного тока и тока обратной полярности, а также применение пульсирующих токов в цепи.
Вообще говоря, электролитические конденсаторы более подвержены деградации, чем неэлектролитические, и их ESR (внутреннее эквивалентное последовательное сопротивление) имеет тенденцию к увеличению по мере их старения. Это связано с тем, что изоляторы на электролитах тоньше и имеют большую площадь поверхности, чем их неэлектролитические аналоги, что делает их более подверженными току утечки.
Тем не менее, хорошо спроектированный блок питания может продлить срок службы электролитических крышек, предотвращая накопление тепла на них. Здесь рекомендуется использовать источник питания со встроенными функциями защиты для предотвращения теплового разгона и замены любых электролитов, срок службы которых подошёл к концу, когда в этом возникает необходимость.
