Какъв е експлоатационният живот и надеждността на кондензаторите?

Кондензаторите са основен елемент на много схеми, но могат да бъдат и скъпа част от системата. Ето защо, когато купувате компоненти за електронно устройство, е важно да знаете какъв е експлоатационният живот и надеждността на различните видове кондензатори.

Кондензаторът е устройство, което съхранява електрически заряд, състоящо се от проводници, разделени от изолационен материал, наречен „диелектрик“. Това може да бъде въздух, хартия, пластмаса, слюда или керамика. Диелектрикът има редица свойства, които са важни при проектирането на кондензатор, и тези свойства влияят върху това колко капацитет може да постигне кондензаторът.

Най-разпространеният тип кондензатор е алуминиевият електролитен кондензатор, който е изграден от две проводящи алуминиеви фолиа, едното от които има изолационен оксиден слой и дистанционер, напоен с проводим течен електролит. Това се навива на руло, поставя се в цилиндричен корпус и се снабдява с два свързващи щифта или крака.

Тези капачки са поляризирани, което означава, че всички постоянни напрежения, приложени към тях, трябва да бъдат ориентирани в съответствие с положителните или отрицателните маркировки върху тялото им. Те са евтини за производство и, за разлика от повечето други видове кондензатори, са физически малки за размера на капацитета, който осигуряват.

Техният експлоатационен живот обикновено е 15 или повече години и обикновено могат да се използват повторно дълго време след това. Често те ще са загубили част от номиналния си капацитет поради изпаряването на електролита, но все пак ще могат да се използват.

В аудио схемите най-честите употреби на кондензатори са за три функции: свързване на постоянно напрежение от един изход на елемент на веригата към друг; разединяване и съхранение на захранващи шини; и честотно селективни вериги като филтри и еквалайзери. В тези приложения те действат като много ефективен „блокер“ на потока на постоянен ток, намалявайки ефекта от смущения, които могат да нарушат качеството на аудио сигнала чрез въвеждане на голямо количество шум в системата.

Те също действат като „филтър“, като намаляват ефекта на нискочестотните сигнали и понякога подобряват реакцията на по-високите честоти, за да направят тези сигнали по-лесни за възпроизвеждане от усилвателя. Те се използват в различни вериги и могат да бъдат намерени в много видове устройства от лампови радиостанции до компютри и аудио оборудване.

Срокът на експлоатация на кондензатора зависи от няколко фактора, включително материала, от който е направен, неговото приложение и температурата на околната среда, при която се съхранява или работи. Също така се влияе от локално нагряване, обратна полярност на постоянен ток и токови удари и прилагане на пулсационни токове във верига.

Най-общо казано, електролитните кондензатори са по-податливи на разграждане от неелектролитните и тяхното ESR (вътрешно еквивалентно серийно съпротивление) има тенденция да се увеличава с остаряването. Това е така, защото изолаторите на електролитниците са по-тънки и имат по-големи повърхностни площи от техните неелектролитни аналози, което ги прави по-податливи на ток на утечка.

Въпреки това, добре проектираното захранване може да удължи живота на електролитните капачки, като предотврати натрупването на топлина върху тях. Това е мястото, където е добра идея да използвате захранване, което има вградени защитни функции за предотвратяване на термично изтичане, и да смените всички електролитници, които са достигнали края на експлоатационния си живот, когато стане необходимо.