Hvad er kondensator lækstrøm, og hvordan man reducerer det

Kondensatoren er den mest almindelige komponent inden for elektronik og bruges i næsten alle elektroniske applikationer. Der findes mange typer kondensatorer på markedet til forskellige formål i ethvert elektronisk kredsløb. De fås i mange forskellige værdier fra 1 Pico-Farad til 1 Farad kondensator og Supercapacitor. Kondensator har også forskellige typer ratings, såsom arbejdsspænding, arbejdstemperatur, tolerance for den nominelle værdi og lækstrøm.

Kondensatorens lækstrøm er en afgørende faktor for applikationen, især hvis den anvendes i kraftelektronik eller lydelektronik. Forskellige typer kondensatorer giver forskellige klassifikationer for lækstrøm. Bortset fra at vælge den perfekte kondensator med korrekt lækage, skal kredsløbet også have mulighed for at kontrollere lækstrømmen. Så først skal vi have en klar forståelse af kondensatorens lækstrøm.

Forholdet til dielektrisk lag

Kondensatorens lækstrøm har et direkte forhold til kondensatorens dielektrikum. Lad os se nedenstående billede -

Ovenstående billede er en intern konstruktion af aluminiums elektrolytkondensator. En elektrolytisk kondensator i aluminium har få dele, der er indkapslet i en kompakt, tæt emballage. Dele er anode, katode, elektrolyt, dielektrisk lagisolator osv.

Den dielektriske isolator tilvejebringer isolering af den ledende plade inde i kondensatoren. Men da der ikke er noget perfekt i denne verden, er isolatoren ikke en ideel isolator og har en isoleringstolerance. På grund af dette vil en meget lav strøm strømme gennem isolatoren. Denne strøm kaldes lækstrøm.

Isolatoren og strømmen kan demonstreres ved hjælp af en simpel kondensator og modstand.

Modstanden har en meget høj modstandsværdi, som kan identificeres som en isolationsmodstandog kondensatoren bruges til at replikere den faktiske kondensator. Da modstanden har en meget høj værdi af modstand, er strømmen, der strømmer gennem modstanden, meget lav, typisk i et antal nano-ampere. Isolationsmodstand afhænger af typen af ​​dielektrisk isolator, da forskellige typer materialer ændrer lækstrømmen. Den lave dielektriske konstant giver meget god isolationsmodstand, hvilket resulterer i en meget lav lækstrøm. F.eks. Er kondensatorer af polypropylen, plast eller teflontypen eksemplet med lav dielektrisk konstant. Men for disse kondensatorer er kapacitansen meget mindre. Forøgelse af kapacitansen øger også den dielektriske konstant. Elektrolytkondensatorer har typisk meget høj kapacitans, og lækstrømmen er også høj.

Afhængige faktorer for kondensatorlækstrøm

Kondensatorlækage Strøm afhænger generelt af nedenstående fire faktorer:

1. Dielektrisk lag
2. Omgivelsestemperatur
3. Lagringstemperatur
4. Anvendt spænding

1. Det dielektriske lag fungerer ikke korrekt

Kondensatorkonstruktion kræver en kemisk proces. Det dielektriske materiale er den vigtigste adskillelse mellem de ledende plader. Da dielektrikummet er hovedisolatoren, har lækstrømmen store afhængigheder med det. Derfor, hvis dielektrikumet hærdes under fremstillingsprocessen, vil det direkte bidrage til stigningen i lækstrøm. Nogle gange har de dielektriske lag urenheder, hvilket resulterer i en svaghed i laget. Et svagere dielektrikum mindsker strømmen af ​​strøm, hvilket yderligere bidrager til den langsomme oxidationsproces. Ikke kun dette, men forkert mekanisk spænding bidrager også til den dielektriske svaghed i en kondensator.

2. Omgivende temperatur

Kondensatoren har en vurdering af arbejdstemperaturen. Arbejdstemperaturen kan variere fra 85 grader Celsius til 125 grader Celsius eller endnu mere. Da kondensatoren er en kemisk sammensat enhed, har temperaturen et direkte forhold til den kemiske proces inde i kondensatoren. Lækstrømmen stiger generelt, når den omgivende temperatur er høj nok.

3. Opbevaring af kondensatoren

Opbevaring af en kondensator i lang tid uden spænding er ikke god for kondensatoren. Den opbevaring temperatur er også en vigtig faktor for lækstrøm. Når kondensatorerne opbevares, angribes oxidlaget af elektrolytmaterialet. Oxidlaget begynder at opløses i elektrolytmaterialet. Den kemiske proces er forskellig for forskellige typer elektrolytmateriale. Den vandbaserede elektrolyt er ikke stabil, hvorimod inert opløsningsmiddelbaseret elektrolyt bidrager med mindre lækstrøm på grund af reduktionen af ​​oxidationslaget.

Denne lækstrøm er imidlertid midlertidig, da kondensatoren har selvhelbredende egenskaber, når den påføres en spænding. Under eksponeringen for en spænding begynder oxidationslaget at regenere.

4. Anvendt spænding

Hver kondensator har en spændingsvurdering. Derfor er det en dårlig ting at bruge en kondensator over den nominelle spænding. Hvis spændingen stiger, øges lækstrømmen også. Hvis spændingen over kondensatoren er højere end den nominelle spænding, skaber den kemiske reaktion inde i en kondensator gasser og nedbryder elektrolytten.

Hvis kondensatoren opbevares i lang tid, f.eks. I årevis, er det nødvendigt, at kondensatoren gendannes i arbejdstilstand ved at give nominel spænding i et par minutter. I løbet af dette trin byggede oxidationslaget sig op igen og gendanner kondensatoren i et funktionelt trin.

Sådan reduceres kondensatorlækstrøm for at forbedre kondensatorens levetid

Som diskuteret ovenfor har en kondensator afhængigheder med mange faktorer. Det første spørgsmål er, hvordan kondensatorens levetid beregnes? Svaret er ved at beregne tiden, indtil elektrolytten er løbet tør. Elektrolytten forbruges af oxidationslaget. Lækstrøm er den primære komponent til måling af, hvor meget oxidationslaget er hæmmet.

Derfor er reduktionen af ​​lækstrøm i kondensatoren en vigtig nøglekomponent i kondensatorens levetid.

1. Fremstilling eller produktionsanlæg er det første sted i en kondensatorlivscyklus, hvor kondensatorer er omhyggeligt fremstillet til lav lækstrøm. Der skal tages forholdsregler, for at det dielektriske lag ikke beskadiges eller forhindres.

2. Den anden fase er opbevaringen. Kondensatorer skal opbevares ved korrekt temperatur. Forkert temperatur påvirker kondensatorelektrolytten, som yderligere nedgraderer oxidationslagets kvalitet. Sørg for at betjene kondensatorerne ved korrekt omgivelsestemperatur under den maksimale værdi.

3. I det tredje trin, når kondensatoren loddes på kortet, er loddetemperaturen en nøglefaktor. Fordi loddetemperaturen for de elektrolytiske kondensatorer kan blive høj nok mere end kondensatorens kogepunkt. Loddetemperaturen påvirker de dielektriske lag på tværs af blystiftene og svækker oxidationslaget, hvilket resulterer i høj lækstrøm. For at overvinde dette leveres hver kondensator med et datablad, hvor producenten giver en sikker lodningstemperaturvurdering og maksimal eksponeringstid. Man skal være forsigtig med disse klassificeringer for sikker drift af den respektive kondensator. Dette gælder også for SMD-kondensatorer (Surface Mount Device), og temperaturen på reflow-lodning eller bølgelodning må ikke overstige den maksimalt tilladte værdi.

4. Da kondensatorens spænding er en vigtig faktor, bør kondensatorens spænding ikke overstige den nominelle spænding.

5. Balancering af kondensatoren i serieforbindelse. Forbindelsen til kondensatorserien er et lidt komplekst job for at afbalancere lækstrømmen. Dette skyldes ubalancen i lækstrøm dividerer spændingen og opdeles mellem kondensatorerne. Opdelingsspændingen kan være forskellig for hver kondensator, og der kan være en chance for, at spændingen over en bestemt kondensator kan være overskridende end den nominelle spænding, og kondensatoren begynder at fungere.

For at overvinde denne situation tilføjes to højværdimodstande på tværs af den enkelte kondensator for at reducere lækstrømmen.

I nedenstående billede vises afbalanceringsteknikken, hvor to kondensatorer i serie afbalanceres ved hjælp af højværdimodstande.

Ved at bruge afbalanceringsteknikken kan spændingsforskellen påvirket af lækstrøm styres.