Простые устройства
Просто об устройствах

  • Родительская категория: Статьи
  • Категория: Теория
  • Просмотров: 355

Электролитические конденсаторы: особенности применения

Функции электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в различных электро- и радиотехнических приборах (теле-, радио-, аудиоустройствах, стиральных машинах, кондиционерах воздуха и т.д.), в компьютерном оборудовании (материнских платах, устройствах вывода изображений и периферийных устройствах, таких как принтеры, графические устройства, сканеры и т.д.), в оборудовании связи, в строительном оборудовании, в измерительных приборах, а также в промышленном инструменте, в вооружениях и авиакосмической технике и т.д.

Yageo

*В соответствии с характерными электрическими режимами и областями применения, можно сделать некоторую классификацию направлений использования алюминиевых электролитических конденсаторов.

Применение на постоянном напряжении:

  1. Высоковольтные емкостные накопители энергии с быстрым разрядом, используемые в электрофизике, импульсных источниках света, для намагничивания магнитотвердых материалов, в импульсных генераторах для испытания мощных электрических машин на стойкость к ударным нагрузкам и в других установках при длительности разрядных импульсов от десятков микросекунд до десятков миллисекунд.
  2. Для обеспечения большого тока: в сварочных аппаратах, рентгеновских установках, копировальной технике и устройствах электроэрозионной обработки.
  3. Для постоянного тока высокого напряжения: вместе с выпрямителем, электролитический конденсатор образует источник постоянного напряжения для использования в устройствах силовой электроники, частотно-регулируемых электроприводах и источниках питания.
  4. В схемах интеграторов и устройствах выборки-хранения: для любой схемы аналоговой памяти или схем аналоговой развертки.

Применение на постоянном напряжении с наложенной переменной составляющей (пульсирующее напряжение):

  1. В полосовых фильтрах: в комбинации с резисторами и катушками индуктивности образуют фильтры для выделения из сигнала определенной полосы частот, фильтрации постоянной составляющей и т.п. задач.
  2. Для шунтирования компонентов электронных схем по переменному току.
  3. Для связи участков цепи по переменному току с отделением постоянной составляющей.
  4. В релаксационных генераторах: вместе с резисторами и активными компонентами для генерации пилообразного и прямоугольного напряжения.
  5. В составе выпрямителей.

Для переменного напряжения:

  1. Для улучшения качества энергии, потребляемой из сети переменного тока, и коэффициента мощности оборудования: запасая и отдавая электрическую энергию, алюминиевый электролитический конденсатор развязывает нагрузку и питающую сеть по мгновенной и реактивной мощности. Это улучшает качество питания нагрузки и, одновременно, создает предпосылки для получения коэффициента мощности оборудования, близкого к 1.0.
  2. Для силовых LC-фильтров низких частот: улучшает электромагнитную обстановку в схемах, использующих тиристорные выпрямители и инверторы.
  3. В качестве пускового конденсатора: для улучшения пусковой характеристики асинхронного двигателя, питаемого от однофазной сети переменного тока.

Конструкция и технические характеристики (концепция)

Материал и структура электролитических конденсаторов

Алюминиевый электролитический конденсатор имеет простую конструкцию. Две ленты из конденсаторной бумаги проложены между двумя лентами из специальным образом обработанной алюминиевой фольги и эта комбинация из четырех лент свернута в рулон. Бумага, служащая сепаратором для алюминиевых электродов, пропитана электропроводящим раствором. К электродам присоединены выводы, образуя активный элемент конденсатора. Он помещается в цилиндрический алюминиевый корпус с торцевым уплотнением выводов.

Варианты конструкции алюминиевых электролитических конденсаторов показаны на рисунке 1:

рис. 2. Варианты конструкции алюминиевых электролитических конденсаторов

Рис. 1. Варианты конструкции алюминиевых электролитических конденсаторов

а) малогабаритный конденсатор с однонаправленным расположением выводов для монтажа в отверстия на печатной плате (Miniature Aluminum Electrolytic Capacitors / Radial);

б) конденсатор с увеличенной механической прочностью крепления (Large Can Aluminum Electrolytic Capacitors / Snap-in);

в) конденсатор для поверхностного монтажа (Surface Mount Aluminum Electrolytic Capacitors / SMD).

Основные технологические производственные процессы при изготовлении алюминиевых электролитических конденсаторов:

  1. Травление фольги — это процесс для увеличения эффективной площади поверхности алюминиевой фольги с помощью химической эрозии или электрохимической коррозии. Стандартный метод электрохимической коррозии фольги использует обработку пульсирующим током, в сочетании с определенными составом и температурой электролита для достижения желаемых размера, формы и количества микроскопических каналов в поверхностном слое алюминиевой фольги.
  2. Формирование оксидного слоя — это процесс анодного окисления травленной анодной алюминиевой фольги электролитических конденсаторов. Производство катодной алюминиевой фольги иногда также включает окисление, выполняемое в специальных целях. Этот процесс наращивания слоя оксида алюминия называется формовкой. При производстве фольги для высоковольтных конденсаторов используются борная кислота или органические кислоты. Для формирования анодного электрода низковольтных алюминиевых электролитических конденсаторов применяются фосфорная кислота или раствор солей аммония жирных кислот, чтобы получить стабильный оксидный слой из Al2O3 на сильно изрезанной каналами поверхности анодной фольги.
  3. Резка — алюминиевая фольга и бумажный сепаратор нарезается на полосы необходимой ширины и длины.
  4. Выводы конденсатора присоединяются к электродам (анодной и катодной фольге) точечной или холодной сваркой. Электроды разделяются бумажным сепаратором и сворачиваются в рулон, образуя «конденсаторный элемент».
  5. Пропитка: процесс вытеснения воды из «конденсаторного элемента» под давлением или под вакуумом и заполнения пор бумажного сепаратора электролитом, называется пропиткой. Конденсаторные элементы, полностью заполненные электролитом, затем обрабатываются на центрифуге для удаления его избытка.
  6. Сборка: «конденсаторные элементы», уплотненные резиновыми прокладками, предотвращающими утечку электролита, помещаются в алюминиевые корпуса. Окончательный продукт получается после покрытия корпуса конденсатора изолирующей оболочкой.
  7. Тренировка: цель тренировки — восстановление оксидного слоя в местах, где он поврежден.

Основные электрические характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов

Упрощенная последовательная схема замещения алюминиевых электролитических конденсаторов изображена на рисунке 2.

Рис. 3. Упрощенная последовательная схема замещения алюминиевого электролитического конденсатора

Рис. 2. Упрощенная последовательная схема замещения алюминиевого электролитического конденсатора

Емкость (ESC-equivalent series capacitance)

Емкостной компонент эквивалентной электрической схемы определяется при приложении к конденсатору переменного напряжения амплитудой 500 мВ и частотой 120 Гц.

Зависимость емкости от температуры

Емкость алюминиевого электролитического конденсатора зависит от температуры. С понижением температуры (особенно ниже 0°C) возрастает вязкость электролита и его удельное электрическое сопротивление, что ведет к уменьшению емкости конденсатора. Наибольший вклад в это явление дает возрастание сопротивления в микропорах анодной фольги. Кроме того, температурный рост вызывает линейное расширение деталей конденсатора, с соответствующим увеличением емкости (до +20% при увеличении температуры от 0°C до 80°C, в зависимости от серии алюминиевых электролитических конденсаторов Yageo). Этот эффект более явно проявляется для алюминиевых электролитических конденсаторов по сравнению с другими типами электрических конденсаторов. Типичная зависимость емкости алюминиевых электролитических конденсаторов от температуры показана на рисунке 3.

Рис. 4. Типичная зависимость емкости алюминиевого электролитического конденсатора от температуры

Рис. 3. Типичная зависимость емкости алюминиевого электролитического конденсатора от температуры

Зависимость емкости от частоты

Эффективная величина емкости определяется на основе экспериментальной зависимости импеданса (полного сопротивления) алюминиевого электролитического конденсатора от частоты для диапазона частот, в котором емкостная составляющая доминирует. Типичная зависимость емкости алюминиевых электролитических конденсаторов от частоты показана на рисунке 4.

Рис. 5. Типичная зависимость емкости алюминиевого электролитического конденсатора от частоты

Рис. 4. Типичная зависимость емкости алюминиевого электролитического конденсатора от частоты

Коэффициент потерь алюминиевых электролитических конденсаторов («тангенс потерь», (tan δ), D.F. — Dissipation Factor).

Это – отношение активной мощности (мощности потерь) к реактивной мощности при синусоидальной форме напряжения на конденсаторе. Векторная диаграмма напряжения алюминиевого электролитического конденсатора (в области достаточно низких частот, где можно пренебречь индуктивной составляющей последовательной схемы замещения согласно рис. 2) показана на рисунке 5.

Рис. 6. Векторная диаграмма реального конденсатора

Рис. 5. Векторная диаграмма реального конденсатора

Угол δ отсчитывается между векторами напряжений на реальном алюминиевом электролитическом конденсаторе и на идеальной емкости.

Зависимость коэффициент потерь алюминиевого электролитического конденсатора от температуры показана на рисунке 6, а зависимость от частоты – на рисунке 7.

Рис. 7. Типичная зависимость коэффициента потерь алюминиевого электролитического конденсатора от температуры

Рис. 6. Типичная зависимость коэффициента потерь алюминиевого электролитического конденсатора от температуры

Рис. 8. Типичная зависимость коэффициента потерь алюминиевого электролитического конденсатора от частоты

Рис. 7. Типичная зависимость коэффициента потерь алюминиевого электролитического конденсатора от частоты

Equivalent Series Resistance (ESR)

Эквивалентное последовательное сопротивление – это активная составляющая в последовательной схеме замещения алюминиевого электролитического конденсатора (рис. 2). Величина ESR зависит от частоты и температуры и связана с (tan δ) выражением ESR=(tan δ)/(2*π*f* ESС). При расчете ESR следует принимать во внимание величины допуска на емкость алюминиевого электролитического конденсатора. Типичная зависимость ESR от температуры алюминиевого электролитического конденсатора на частотах от долей до десятков килогерц показана на рисунке 8.

Рис. 9. Типичная зависимость ESR алюминиевого электролитического конденсатора от температуры

Рис. 8. Типичная зависимость ESR алюминиевого электролитического конденсатора от температуры

Уменьшение ESR с температурой обусловлено сильным улучшением удельной электропроводности электролита. На рисунке 9 приведена типичная зависимость ESR алюминиевого электролитического конденсатора от частоты.

Рис. 10. Типичная зависимость ESR алюминиевого электролитического конденсатора от частоты

Рис. 9. Типичная зависимость ESR алюминиевого электролитического конденсатора от частоты

Impedance (Z)

Полное сопротивление алюминиевого электролитического конденсатора (импеданс) получается как результат действия всех составляющих последовательной схеме замещения (рис. 2). Более точно поведение реальных алюминиевых электролитических конденсаторов отражает схема замещения, изображенная на рисунке 10.

Рис. 11. Уточненная последовательная схема замещения алюминиевого электролитического конденсатора

Рис. 10. Уточненная последовательная схема замещения алюминиевого электролитического конденсатора

Здесь показаны:

C0 – емкость оксидного слоя, определяемая эффективной площадью электрода и толщиной окисла;

Re – активное сопротивление электролита и бумажного сепаратора (другие составляющие активного сопротивления относительно малы, не зависят от частоты и в данном контексте не обсуждаются: сопротивление выводов алюминиевого электролитического конденсатора, отводов, мест присоединений их к фольговым электродам и т.д.);

Ce – емкость бумажного сепаратора, пропитанного электролитом;

L – индуктивность обмоток и выводов алюминиевого электролитического конденсатора.

Рис. 12. Типичная зависимость импеданса алюминиевого электролитического конденсатора в соответствии с уточненной последовательной схемой замещения

Рис. 11. Типичная зависимость импеданса алюминиевого электролитического конденсатора в соответствии с уточненной последовательной схемой замещения

Полное сопротивление электролитического конденсатора изменяется в зависимости от частоты и температуры. Зависимость импеданса от частоты (при приложении напряжения синусоидальной формы) и определенном значении температуры, показанная на рисунке 11, имеет несколько характерных участков:

  1. на низких частотах доминирующее влияние оказывает емкостное сопротивление оксидного слоя анодного электрода (1/(ω*C0));
  2. с увеличением частоты емкостное сопротивление уменьшается, пока не станет одного порядка с активным сопротивлением электролита Re (точка «А» на рисунке 11);
  3. при дальнейшем увеличении частоты преобладает сопротивление электролита, а импеданс сохраняется примерно постоянным и равным Re (участок между точками «А» и «В» на рисунке 11);
  4. на частотах выше, чем (1/(2*π*Re*Ce) (правее точки «В» на рисунке 11), импеданс вновь имеет емкостной характер и уменьшается с частотой вплоть до достижения резонанса между Ce и L;
  5. выше резонансной частоты f0=(Ce*L)-0.5/(2*π) импеданс имеет индуктивный характер и примерно равен (ω*L).

Для ориентировочных оценок можно полагать, что Ce=0.01*C0.

Типичная зависимость импеданса от частоты (при приложении напряжения синусоидальной формы) для различных значений температуры показана на рисунке 12 (на примере алюминиевого электролитического конденсатора емкостью 10 мкФ и с номинальным напряжением 450 В).

Рис. 13. Зависимость импеданса алюминиевого электролитического конденсатора 10мкФ*450В от частоты при разных значениях температур

Рис. 12. Зависимость импеданса алюминиевого электролитического конденсатора 10мкФ*450В от частоты при разных значениях температур

Активное сопротивление электролита Re представляет собой наиболее температуро-зависимый компонент в последовательной схеме замещения. Оно сильно уменьшается при увеличении температуры. Для того чтобы получить низкий импеданс алюминиевого электролитического конденсатора во всем диапазоне рабочих температур, Re должно быть настолько малым, насколько возможно. Но это предполагает применение слишком химически активного, агрессивного рабочего электролита и, соответственно, не приемлемо-малый срок службы алюминиевого электролитического конденсатора при высоких температурах. Конкретный выбор определяется предпочтительным компромиссом характеристик конденсатора.

Leakage Current (L.C.)

Ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора представляет собой ток через диэлектрический слой оксида алюминия на анодном электроде. В установившемся режиме работы ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора достаточно мал, но все же больше, чем у других типов конденсаторов. Если электролитический конденсатор продолжительное время хранился без приложения к нему постоянного напряжения, особенно при повышенных температурах, оксидный слой частично повреждается (растворяется в электролите) и в первое время (несколько минут) после подачи напряжения на такой конденсатор, ток утечки будет значительно больше, чем в установившемся состоянии. Зависимость тока утечки алюминиевого электролитического конденсатора от величины поданного на него постоянного напряжения показана на рисунке 13.

Рис. 14. Типичная зависимость тока утечки алюминиевого электролитического конденсатора от приложенного постоянного напряжения

Рис. 13. Типичная зависимость тока утечки алюминиевого электролитического конденсатора от приложенного постоянного напряжения

Величина Vf соответствует напряжению формирования оксидного слоя при изготовлении данного конденсатора. Приложение к конденсатору рабочего напряжения, равного или превышающего Vf, ведет к протеканию через него большого тока с выделением значительного количества тепла и газов, с быстрым разрушением алюминиевого электролитического конденсатора. Величина Vrпредставляет собой номинальное напряжение (максимально-допустимое постоянное напряжение, которое можно длительно подавать на конденсатор в оговоренных условиях работы). Напряжение Vs представляет собой промежуточную величину между Vr и Vf. Это максимальное постоянное напряжение, которое разрешается подавать на конденсатор лишь в течение короткого времени. Для обеспечения повышенного срока службы конденсатора уменьшают величину номинального напряжения по сравнению с напряжением формовки.

Надежность алюминиевых электролитических конденсаторов

Типичная зависимость изменения интенсивности отказов алюминиевых электролитических конденсаторов в течение их срока службы показана на рисунке 14.

Рис. 15. Типичная зависимость изменения интенсивности отказов алюминиевого электролитического конденсатора в течение жизненного цикла

Рис. 14. Типичная зависимость изменения интенсивности отказов алюминиевого электролитического конденсатора в течение жизненного цикла

Первый участок соответствует периоду приработки, когда происходит отказ потенциально не надежных экземпляров конденсаторов, имеющих явные или скрытые дефекты, вызванные отклонениями в свойствах примененных материалов или при выполнении технологических операций изготовления, хранения и монтажа. Второй участок кривой интенсивности отказов соответствует штатному сроку службы алюминиевых электролитических конденсаторов: величина интенсивности отказов находится на стабильном, низком уровне. Третий участок кривой соответствует эксплуатации алюминиевых электролитических конденсаторов за пределами их проектного ресурса, когда все более сильно проявляются процессы старения и интенсивности отказов нарастает.

В таблице 1 представлены основные первопричины ухудшения характеристик и отказов алюминиевых электролитических конденсаторов и то, как они проявляют себя при эксплуатации.

Классификация первопричин и видов отказов алюминиевых электролитических конденсаторов

Табл.1. Классификация первопричин и видов отказов алюминиевых электролитических конденсаторов

Требования монтажа алюминиевых электролитических конденсаторов в оборудование и условия их работы

Пожалуйста, убедитесь, что требования монтажа алюминиевых электролитических конденсаторов и условия их работы в составе оборудования соответствуют спецификациям на них, представленным в этом каталоге.

Рабочая температура, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), пульсации тока (Ripple Current) и срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов

MTTF (Mean-Time-To-Failure) — среднее время наработки алюминиевых электролитических конденсаторов до отказа — означает срок службы при комнатной температуре 25ºC. Под отказом понимается либо явное повреждение конденсатора с невозможностью его дальнейшей работы, либо ухудшение основных параметров (уменьшение емкости, увеличение тока утечки или коэффициента потерь) сверх установленных пределов годности.

Срок службы алюминиевого электролитического конденсатора ограничен процессами его старения и, в первом приближении, определяется температурой в наиболее горячей области внутри него, а также величиной приложенного напряжения (в меньшей мере, чем влияние температуры, пока напряжение не превышает номинальное для данного типа конденсатора). Изготовитель нормирует срок службы конденсатора в определенном «базовом», опорном режиме его применения.

  1. Срок службы на постоянном токе (при приложении к конденсатору только номинального (рабочего) постоянного напряжения W.V. (work voltage); отсутствует переменный ток через конденсатор и, соответственно, нет каких-либо пульсаций напряжения) при максимально-допустимой температуре окружающей среды (воздуха) To (в зависимости от типа конденсатора, это — либо 85ºC, либо — 105ºC) обозначается L0.
  2. Срок службы на постоянном напряжении под токовой нагрузкой (при приложении к конденсатору номинального (рабочего) постоянного напряжения (W.V.) и, одновременно, номинального переменного тока (Ripple Current) через конденсатор) при максимально-допустимой температуре окружающей среды To (в зависимости от типа конденсатора, это — либо 85ºC, либо — 105ºC) обозначается Lr.

Номинальный действующий ток (и, соответственно, пульсации напряжения) нормируется т.о., чтобы перегрев конденсатора свыше температуры окружающей среды составлял при этом примерно 5ºC. Перегревом конденсатора, не несущего нагрузку переменным током (срок службы L0), можно пренебречь (фактически в нем имеются только потери от тока утечки, равные (W.V.)*(L.C.), которые для тренированного исправного конденсатора достаточно малы). При значительных перегревах конденсаторов следует различать температуру наиболее горячей области внутри него Tx(определяет износ и, соответственно, ресурс, но не доступна для прямого измерения) и температуру корпуса конденсатора Tc (не влияет непосредственно на ресурс, но доступна для измерения и позволяет косвенно оценить температуру внутри). Зона (точка) на корпусе алюминиевого электролитического конденсатора, в которой следует производить измерение температуры, показана на рисунке 15.

Рис. 16. Измерение температуры корпуса алюминиевого электролитического конденсатора

Рис. 15. Измерение температуры корпуса алюминиевого электролитического конденсатора

Оценку не доступной для измерения величины температуры внутри конденсатора Tx можно выполнить по выражению

Tx=Kc*(Tc-To)+To

где Kc – коэффициент, зависящий от диаметра корпуса алюминиевого электролитического конденсатора, согласно таблице 2;

To — температура окружающей среды;

Tc — температура корпуса.

Табл.2. Зависимость коэффициента Кс от диаметра корпуса алюминиевых электролитических конденсаторов

Диаметр ≤8мм 10мм 12.5мм 13мм 16мм 18мм 22мм 25мм 30мм 35мм
Кс 1.1 1.15 1.20 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65

Перегрев алюминиевого электролитического конденсатора (Tx-To) в первом приближении пропорционален рассеиваемой им мощности

Pрасс=(W.V.)*(L.C.)+(ESR)*(Iэфф)²,

где Iэфф – среднеквадратичная величина переменного тока через конденсатор;

ESR — соответствует частоте протекающего переменного тока.

В большинстве случаев слагаемым (W.V.)*(L.C.) можно пренебречь.

Величина ESR определяется через коэффициент потерь (D.F.), который для алюминиевых электролитических конденсаторов нормируется при частоте 120 Гц и температуре 20ºC. Для пересчета на другие значения рабочей частоты и температуры, следует использовать зависимости (D.F.) и ESR от частоты и температуры, подобные приведенным на рис.6…рис.9. Если через конденсатор в рабочем режиме протекают значительные переменные токи на нескольких, сильно отличающихся между собой, частотах, следует учитывать соответствующие изменения ESR с частотой. Например, при использовании алюминиевого электролитического конденсатора в составе импульсного источника питания, он нагружен переменными токами удвоенной сетевой частоты (100/120 Гц или 300/360 Гц) и ее гармониками и, одновременно, токами высокой частоты импульсного преобразования (десятки…сотни килогерц). Полная выделяемая мощность получается суммированием мощностей потерь по всем частотам протекающего переменного тока с учетом зависимости ESR от частоты.

Перегрев алюминиевых электролитических конденсаторов при произвольной нагрузке равен ΔTx=(Tx-Tо.с.)=Pрасс*(5ºC)/((ESR)0*(I0)²),

где Pрасс – рассеиваемая мощность в актуальном режиме;

Tо.с. — температура окружающей среды;

(ESR)— эквивалентное последовательное сопротивление в номинальном режиме, для которого нормирована действующая величина переменного тока (I0) (Arms).

Ожидаемый срок службы алюминиевого электролитического конденсатора в актуальном режиме, при произвольной токовой нагрузке и реальной температуре окружающей среды Tо.с., равен

Lx=Lr*2((ToTx)/10ºC)*K((ΔToΔTx)/5ºC) ,

где ΔTo=5ºC — перегрев конденсатора в номинальном режиме;

Tx=(Tо.с+ΔTx) – температура наиболее нагретой области конденсатора;

а коэффициент К отражает степень влияния перегрева на срок службы.

Как следует из вышеуказанного выражения, срок службы экспоненциально зависит от температуры внутренних областей алюминиевого электролитического конденсатора, уменьшаясь вдвое при каждом увеличении температуры на 10ºC. Поскольку базовая величина срока службы (Lr или L0) получена испытаниями для максимально–допустимой температуры конденсатора (85ºC или 105ºC), возможно его применение только при более низких температурах и, соответственно, с бОльшим сроком службы (или большей токовой нагрузкой). В любом случае, указанная выше зависимость увеличения ресурса при понижении рабочей температуры справедлива только при температурах выше 40ºC (при еще более низких температурах роста срока службы нет).

Срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов корректируется в зависимости от реального перегрева. Эта зависимость в общем также экспоненциальная, но состоящая из нескольких участков. При реальной токовой нагрузке Iэффменьше номинальной, К=2. Т.е. выигрыш в части увеличения ресурса при снижении действующего переменного тока через конденсатор не очень большой. Да и эта зависимость действует только при 0.8*(I0)<Iэфф<(I0), а при Iэфф<0.8*(I0) срок службы не растет (т.е. К=1). При реальной токовой нагрузке Iэфф больше номинальной, К=4. Т.о., при большой нагрузке и, соответственно, перегреве, срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов довольно быстро снижается.

Условия работы

Не допускается применение алюминиевых электролитических конденсаторов в следующих условиях:

  1. Когда конденсатор подвергается воздействию высокой влажности, выпадению росы, брызг воды, солевых растворов, масел или пара.
  2. Когда конденсатор подвергается воздействию химически активных и ядовитых газов, таких как сероводород, сернистый газ, окислы азота, хлор, аммиак и т.п.
  3. Когда конденсатор подвергается воздействию озона, ультрафиолета и ионизирующих излучений.
  4. Когда конденсатор подвергается воздействию механических вибраций и ударов, превышающих допустимые уровни, установленные в каталогах и технических условиях (datasheet) на них.
  5. Выводы алюминиевых электролитических конденсаторов, их алюминиевые корпуса (а также вспомогательные выводы крепления у конденсаторов «snap-in») должны быть электрически изолированы от цепей, с которыми они не соединяются согласно принципиальной электрической схеме оборудования.

Рекомендации, которые необходимо учитывать при проектировании оборудования с применением алюминиевых электролитических конденсаторов

  1. Расстояние между отверстиями в печатной плате для установки алюминиевых электролитических конденсаторов должно совпадать с номинальным значением расстояния между выводами конденсатора.
  2. В непосредственной близости от конденсатора не д.б. каких-либо компонентов или проводников.
  3. Если алюминиевый электролитический конденсатор устанавливается на печатную плату т.о., что предохранительный клапан обращен в сторону поверхности платы, следует предусмотреть отверстие в ней для отвода газов, которые могут выделиться из конденсатора.
  4. Не устанавливайте большие алюминиевые электролитические конденсаторы с выводами под винт (screw terminal capacitor) в вертикальном положении «вверх ногами». Если такой конденсатор монтируется горизонтально, положительный вывод д.б. сверху относительно отрицательного.
  5. Не располагайте какие-либо компоненты или проводники в непосредственной близости от вентиляционного отверстия алюминиевого электролитического конденсатора.

Вопросы, на которые следует обратить внимание перед сборкой оборудования с применением алюминиевых электролитических конденсаторов

  1. Если алюминиевые электролитические конденсаторы изымаются из оборудования для измерения их электрических характеристик при периодических инспекциях, они могут быть затем возвращены на свои прежние места. Однако не допустимо устанавливать алюминиевые электролитические конденсаторы в оборудование, если на него уже подано электропитание.
  2. В некоторых случаях, в процессе хранения алюминиевых электролитических конденсаторов на них может накапливать электрический заряд. Их следует предварительно разряжать, замыкая выводы через резистор сопротивлением примерно 1 кОм.
  3. Ток утечки алюминиевых электролитических конденсаторов может значительно возрастать в процессе хранения, поэтому такие конденсаторы следует перед использованием «тренировать» подачей постоянного напряжения через токоограничивающий резистор сопротивлением примерно 1 кОм.

Рекомендации, которые необходимо учитывать при сборке оборудования с применением алюминиевых электролитических конденсаторов

  1. Пожалуйста, проверяйте классификационные параметры алюминиевых электролитических конденсаторов (емкость и номинальное напряжение) перед их монтажом в оборудование.
  2. Пожалуйста, проверяйте полярность алюминиевых электролитических конденсаторов перед их монтажом в оборудование.
  3. Не роняйте алюминиевые электролитические конденсаторы на пол и не применяйте конденсаторы с помятыми корпусами.
  4. Будьте осторожны, чтобы не повредить алюминиевый электролитический конденсатор в процессе монтажа.
  5. Алюминиевые электролитические конденсаторы конструкции «snap-in» должны плотно устанавливаться на печатную плату, без люфта или зазора между корпусом конденсатора и поверхностью платы.
  6. Исключите опасность чрезмерных усилий на выводы алюминиевого электролитического конденсатора при их изгибе в процессе установки на плату.
  7. Исключите опасность чрезмерно сильных ударов алюминиевых электролитических конденсаторов со стороны машины для автоматической набивки компонентов в процессе операций монтажа, инспекции компонентов и центрирования.
  8. Пожалуйста, используйте соответствующие материалы и компоненты, например, скобы или клей, для надежного крепления алюминиевых электролитических конденсаторов к печатной плате, если ожидается, что оборудование будет подвержено вибрациям или ударам.

Пайка алюминиевых электролитических конденсаторов

  1. Покрытие выводов у всех алюминиевых электролитических конденсаторов, производимых Yageo, не содержит свинца.
  2. Режимы пайки (продолжительность операций и температуры при их проведении) должны соответствовать спецификациям, указанным в этом каталоге или specification sheets на алюминиевые электролитические конденсаторы.
  3. Если необходима формовка выводов конденсаторов вследствие не совпадения расстояний между отверстиями на печатной плате и между выводами, операцию гибки следует выполнять до пайки, не допуская возникновения механических нагрузок на конденсатор.
  4. Если требуется выпаять алюминиевый электролитический конденсатор из печатной платы с помощью паяльника, необходимо обеспечить полное расплавление припоя на выводах конденсатора перед его извлечением, чтобы исключить механические усилия на конденсатор и его выводы.
  5. Никогда не касайтесь паяльником корпусов алюминиевых электролитических конденсаторов.

Пайка волной

  1. Не опускайте корпус алюминиевого электролитического конденсатора в расплавленный припой.
  2. Режим пайки д.б. ограничен 260°C и 10 секундами.
  3. Поток припоя д.б. направлен на выводы алюминиевых электролитических конденсаторов, но не на их корпуса.
  4. Другие компоненты, смонтированные вблизи, не должны касаться корпусов алюминиевых электролитических конденсаторов.

Групповая пайка оплавлением пасты в печи

  1. Для групповой пайки алюминиевых электролитических конденсаторов оплавлением пасты, используйте печи с конвекционным или инфракрасным нагревом. Применение пайки в паровой фазе не рекомендуется.
  2. Соблюдайте правильные режимы пайки (длительности и температуры на каждой операции).
  3. Не превышайте специфицированных пределов режимов пайки.
  4. Повторное оплавление:

Если возможно, исключите двойное оплавление из технологического процесса пайки оборудования, имеющего в своем составе алюминиевые электролитические конденсаторы.

Если повторного оплавления избежать невозможно, консультируйтесь с инженерами по применению Yageo относительно допустимого режима пайки.

Типовые профили пайки алюминиевых электролитических конденсаторов при использовании групповой пайки оплавлением пасты в печи показаны на рисунках 16 и 17. Особенности режима пайки алюминиевых электролитических конденсаторов, выводы которых имеют бессвинцовое покрытие, в зависимости от диаметров их корпусов, представлены в таблице 3.

Рис. 17. Параметры режима групповой пайки  оплавлением пасты алюминиевых электролитических конденсаторов

Рис. 16. Параметры режима групповой пайки оплавлением пасты алюминиевых электролитических конденсаторов

Рис.18. Параметры режима групповой пайки  оплавлением пасты алюминиевых электролитических конденсаторов бессвинцовыми припоями

Рис.17. Параметры режима групповой пайки оплавлением пасты алюминиевых электролитических конденсаторов бессвинцовыми припоями

Табл.3. Параметры режима групповой пайки оплавлением пасты алюминиевых электролитических конденсаторов с различными диаметрами корпусов бессвинцовыми припоями

Размер Температура Tпайки (макс.)
Диаметр 4~5 мм
(4В~50В)
250°С 10 сек
260°С 5 сек
Диаметр 6.3~10 мм
(4В~50В)
250°С 5 сек

Очистка печатной платы с установленными на ней алюминиевыми электролитическими конденсаторами после пайки

  1. Технология должна соответствовать требованиям JIS C 5101.
  2. Алюминиевые электролитические конденсаторы могут быть повреждены коррозией, вызванной применением для очистки растворителей на основе галогенированных углеводородов, например, дихлорметана. Поэтому их применение не допустимо.

Для очистки плат с установленными на них алюминиевыми электролитическими конденсаторами рекомендуется использовать следующие растворители (применимы для всех типов алюминиевых электролитических конденсаторов), использующие многоосновные спирты:

  • pine Alpha ST-100S(производство Arakawa chemicals),
  • Clean Through 750H/750L/710M (производство Kao),
  • Techno Care FRW14~17(производство Toshiba),

а также Sanelek B-12, Aqua Cleaner 210SEP и изопропиловый спирт.

Режимы очистки плат:

Температура растворителя д.б. не выше 60°C, а время очистки – не менее 5 минут при иммерсионной, ультразвуковой или других методах очистки. После завершения процесса очистки, алюминиевые электролитические конденсаторы д.б. высушены продувкой печатной платы сухим горячим воздухом в течение не менее 10 минут. При этом температура горячего воздуха не должна превышать максимально-допустимую рабочую температуру для обрабатываемых алюминиевых электролитических конденсаторов. Если конденсаторы высушены не достаточно, это может вызвать ряд проблем: местные разрывы и оползание изоляционного покрытия корпуса, выпучивание прокладки, уплотняющей выводы и т.п.

Пожалуйста, заблаговременно информируйте Yageo о наименовании растворителя, применяемом на Вашем производстве для очистки плат, и режимах технологического процесса.

Предупреждение об опасности

Если Вы видите «дым», выходящий из предохранительного клапана алюминиевого электролитического конденсатора, выключите рубильник или выдерните вилку цепи питания оборудования.

Не приближайте Ваше лицо к предохранительному клапану алюминиевого электролитического конденсатора. Газы, выбрасываемые из конденсатора, могут иметь температуру свыше 100°C. Если эти газы попали Вам в глаза, пожалуйста, немедленно промойте их большим количеством воды. Если Вы вдохнули этот газ, пожалуйста, немедленно промойте рот и горло водой. Ни в коем случае, не проглатывайте электролит. Если электролит попал на кожу, немедленно промойте ее водой с мылом.

Условия хранения алюминиевых электролитических конденсаторов

  1. Алюминиевые электролитические конденсаторы не должны храниться при повышенной температуре или в условиях высокой влажности воздуха. Наиболее подходящими условиями хранения являются диапазон температур от 5 до 35°C и относительная влажность не более 75%.
  2. Алюминиевые электролитические конденсаторы не должны храниться в условиях, когда на них попадает вода, брызги солевых растворов или капли масла.
  3. Алюминиевые электролитические конденсаторы не должны храниться при воздействии агрессивных и токсичных газов, таких как сероводород, сернистый газ, окислы азоты, хлор, аммиак и т.п.
  4. Алюминиевые электролитические конденсаторы не должны храниться в условиях, когда на них действует озон, ультрафиолетовое или ионизирующее излучение.
  5. Если алюминиевый электролитический конденсатор хранился более года в нормальных условиях (или более короткое время при повышенной температуре) и показывает завышенный ток утечки, его следует подвергнуть тренировке подачей постоянного напряжения через токоограничивающий резистор.

Воздействие на окружающую среду

Все алюминиевые электролитические конденсаторы Yageo соответствуют требованиям директивы RoHS (Restriction of Hazardous Substances).

Утилизация алюминиевых электролитических конденсаторов

Пожалуйста, утилизируйте конденсаторы одним из следующих путей:

  1. Сжигайте алюминиевые электролитические конденсаторы при температуре не ниже 1200°C, предварительно пробив отверстия в их корпусе.
  2. Привлеките к работе специалиста по процедуре утилизации алюминиевых электролитических конденсаторов.

Результаты испытаний алюминиевых электролитических конденсаторов на срок службы

Рис. 19. Типичные зависимости изменений основных параметров алюминиевых электролитических конденсаторов в процессе испытаний на срок службы

Рис. 18. Типичные зависимости изменений основных параметров алюминиевых электролитических конденсаторов в процессе испытаний на срок службы

На рисунке 18 приведены результаты испытаний алюминиевых электролитических конденсаторов в течение наработки 2000ч. Показано изменение со временем емкости, коэффициента потерь и тока утечки для трех различных номиналов (100мкФ*25В, 4.7мкФ*350В и 10мкФ*160В).

Меры предосторожности при использовании алюминиевых электролитических конденсаторов

Обратите внимание на следующие рекомендации при использовании конденсаторов:

  1. При использовании электролитических конденсаторов в задачах, где к ним прикладывается постоянное напряжение, необходимо соблюдать правильную полярность. В противном случае, при установке конденсатора в обратной полярности, может уменьшиться его срок службы или, даже, конденсатор может быть поврежден. В цепях с неизвестной полярностью или если имеется возможность изменения полярности в цепи, следует использовать неполярные конденсаторы. Также нельзя применять полярные электролитические конденсаторы в задачах, где к ним прикладывается переменное напряжение.
  2. Не подавайте на конденсатор напряжение, длительно превышающее номинальное напряжение. Это приведет к повреждению конденсатора вследствие повышенного тока утечки.
  3. Используйте электролитический конденсатор при величине пульсаций тока через него в допустимых пределах.
  4. Используйте электролитические конденсаторы в разрешенном диапазоне рабочих температур. Эксплуатация конденсаторов при комнатной температуре обеспечит более длительный срок службы.
  5. Электролитические конденсаторы не подходят для схем с многократно повторяющимися циклами заряда и разряда. Их использование в схемах, в которых происходит многократно повторяющиеся глубокий разряд и заряд конденсатора, может приводить к уменьшению емкости или, даже, повреждению конденсатора. Если необходимо применить электролитический конденсатор для такой задачи, пожалуйста, обратитесь в наш инженерный отдел для технической консультации.
  6. Если электролитические конденсаторы в течение длительного времени хранились в разряженном состоянии, используйте их только после предварительной тренировки. Продолжительное хранение без подачи постоянного напряжения может увеличить ток утечки конденсатора. В таких случаях перед использованием необходимо выполнить процедуру предварительной «подформовки» конденсатора подачей постоянного напряжения заданной величины.
  7. Следует обратить особое внимание на соблюдение температурного режима и длительностей операций при пайке алюминиевых электролитических конденсаторов. Если температура пайки слишком высокая или время окунания выводов в припой слишком продолжительное, возможны деградация электрических характеристик конденсаторов и повреждение изоляционной оболочки, обтягивающей корпус. При пайке малогабаритных алюминиевых электролитических конденсаторов окунанием в припой, его температура не должна превышать 260°С, а продолжительность операции — не более 10 секунд .
  8. Очистка печатных плат после пайки. Не рекомендуется использовать растворители на основе галогенированных углеводородов для очистки плат, на которых смонтированы алюминиевые электролитические конденсаторы с открытым уплотнением выводов. Если для очистки печатных плат необходимо использовать растворители на основе галогенированных углеводородов, следует применять конденсаторы с эпоксидным покрытием торцевых уплотнений.
  9. Не следует допускать приложения чрезмерных усилий к выводам алюминиевого электролитического конденсатора. Это может привести к обрыву его выводов или внутренних присоединений. (Для определения допустимых механических нагрузок на выводы, пожалуйста, обратитесь к руководящим документам JIS C5102 и JIS C5141.)
  10. Следует обеспечивать достаточный зазор между корпусом конденсатора и стенкой корпуса прибора (Рис.19).
Рис. 1. Минимально-допустимое расстояние между корпусом алюминиевого электролитического конденсатора и стенкой корпуса оборудования

Рис. 19. Минимально-допустимое расстояние между корпусом алюминиевого электролитического конденсатора и стенкой корпуса оборудования

Не препятствуйте работе вентиляционных систем, если иное не оговорено в каталогах или технических характеристиках оборудования. Слишком малый зазор между корпусом конденсатора и корпусом прибора может негативно повлиять на работу вентиляционной системы и привести к взрыву конденсатора.

Источник: Компэл

Комментарии   

#1 Legendary 25.08.2019 05:10
Скачать 10 глупых вопросов БАРМЕНУНовый герой шоу "10 глупых вопросов" – Артур Шустериовас (руководитель бара в проектах: Duran Bar, BURO Tsum, SIXTY, Choice Moscow). Мы задали Артуру самые г...Скачать ВЗРОСЛЫЕ И МОЛОДЫЕ ОТГАДЫВАЮТ МОЛОДЁЖНЫЙ СЛЕНГПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee Kei > http://vk.com/leekeifuture Instagram > http://instagr...Скачать ВЗРОСЛЫЕ И МОЛОДЫЕ ОТГАДЫВАЮТ СОВЕТСКИЕ И НОВЫЕ ВЕЩИПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee Kei > http://vk.com/leekeifuture Instagram > http://instagr...Скачать ДАЙ ЛЕЩА 4 сезон: Маша Миногарова VS Ида Галич (Спец. Выпуск)Впервые в истории шоу «Дай Леща»: специальный женский выпуск, в котором приняли участие вайнер Ида Галич и модель Маша Миногарова. Какие хорошие и плохие шут...Скачать РОССИЯ vs США [НЕШКОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ - Первое бесплатное занятие http://skyeng.ru/go/dai5 промокод на два урока в подарок DAI5 ПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > ...Скачать ЮТУБЕРЫ УГАДЫВАЮТ ФИЛЬМЫСможешь ли ты вместе с нашими участниками угадать фильмы? Смотри, играй, делись! ПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://...Скача ть БЛОГЕРЫ УГАДЫВАЮТ КОМИКОВ ПО ШУТКАМ / Русский или западный?По поводу рекламы: KU.3VMedia@yandex.ru ПОДПИСЫВАЙСЯ НА КАНАЛ ? https://youtube.com/NikitaKozyrev Представляем вашему вниманию новую рубрику на канале «Козыр...Скачат ь ВЗРОСЛЫЕ И МОЛОДЫЕ УГАДЫВАЮТ МУЖЧИНА ЭТО ИЛИ ЖЕНЩИНАМир пластической хирургии достиг такого уровня, что наши участники с большим трудом проходили это задание. У некоторых сдали нервы. ПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСК...Скачат ь БЛОГЕРЫ УГАДЫВАЮТ ФИЛЬМЫ ПО ТРЕКУ | OST КИНО ONЯн Топлес, Эльдар Джарахов, Миша и Настя из Room Factory, Ира Смелая, Касе Гасанов , Костя Пак и Иракли G постараются УГАДАТЬ ПЕСНИ ИЗ ФИЛЬМОВ и САМИ ФИЛЬМЫ ...Скачать ЮТУБЕРЫ И ПЕВЦЫ ОТГАДЫВАЮТ ПЕСНИ ПО ЭМОДЖИПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee Kei > http://vk.com/leekeifuture Instagram > http://instagr...Скачать 10 Эпичных фейлов в прямом эфиреПолучить курс в подарок: https://goo.gl/3YytAQ ПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ТОПЫ: http://bit.ly/FiveTop5 Паблик Вконтакте: http://vk.com/fivetop5 РЕКЛАМА: https://vk.c...Скачать ЮТУБЕРЫ ОТВЕЧАЮТ НА ШКОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (СЛОЖНО)ПОДПИШИ СЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee Kei > http://vk.com/leekeifuture Instagram > http://instagr...Скачать ПЛОХИЕ ШУТКИ #3: Гена Rickey FТУР: https://standuptour.ru - - - - - - Канал Гены: https://youtube.com/channel/UCl6TBk9dGs312sX5n7N2DSg Шикарнейшая озвучка: Петр Гланц - - - - - - Теле...Скачать BRB Show: Смоки Мо и THRILL PILLА вот тут блог Смоки Мо: https://vk.cc/8aXR0T Ого кто к нам пришел! Смоки Мо и THRILL PILL. Мне стало интересно как вы опишите гостей, самый лучший комментар...Ска чать Кажется, Нащупали #5: Джарахов, Ларин, Лиззка, Mozee Montana, Влад Соколовский, Рита ДакотаФинальный выпуск сезона шоу «Кажется, нащупал» на канале КЛИККЛАК, в котором вы узнаете, чего же боятся блогеры? Участники: Ларин: https://youtube.com/us...Скачать ПОРНОАКТРИСА vs ВАССЕРМАН [ШКОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ - ПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Katrin Tequila https://instagram.com/tanya_katrintequilaone Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee...Скачать ЮТУБЕРЫ ОТГАДЫВАЮТ ПЕСНИ, КОТОРЫЕ СПЕЛА БАБУШКА 2ПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee Kei > http://vk.com/leekeifuture Instagram > http://instagr...Скачать ГОРЯЧИЕ ИГРЫ – ПЛОХИЕ АНЕКДОТЫВы собрали 100 000 лайков, держите: https://скачатьвидеосютуба.рф/watch/v7ZHM3SbvLg Первый выпуск: https://скачатьвидеосютуба.рф/watch/p8bGgjIbq9w Михаил: https://ww...Скачать ЮТУБЕРЫ ОТГАДЫВАЮТ СТРАННЫЕ ЗАКОНЫПОДПИШИСЬ НА НОВЫЕ ВЫПУСКИ > http://bit.ly/daifivetop Мы Вконтакте > http://vk.com/DaiFiveTop Lee Kei > http://vk.com/leekeifuture Instagram > http://instagr...Скачать Благодаря снимку, сделанному из самолёта, на острове посреди океана был найден человек!Загадоч ная история неизвестного человека, взятая из просторов интернета. Рекомендую посмотреть: ? Все гости были в восторге от платья невесты, но увидев ее л...

Добавить комментарий

Обсудить эту статью на форуме (0 ответов).

Copyright 2019 © simple-devices.ru.
При использовании материалов ссылка на simple-devices.ru обязательна.