Ich beschäftige mich seit mehr als 10 Jahren mit Hobbyelektronik und einige meiner Elektrolytkondensatoren sind so alt wie ich. Sie scheinen einwandfrei zu funktionieren und weisen keine Korrosion oder andere sichtbare Mängel auf, werden jedoch in der Regel im Prototypenbau und nicht in der Produktion eingesetzt.
Da ich weiß, dass diese eine begrenzte Haltbarkeit haben , bin ich neugierig, ob ich einfach das, was ich habe, verwerfen und neues Inventar kaufen und es drehen sollte.
Wie man am besten kann ich sagen , dass meine alte Kappen sind gescheitert, ist außerhalb der Spezifikation, oder vielleicht bin gehen zum Scheitern verurteilt?
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JYelton
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Antworten:
Die beste Methode, um festzustellen, ob eine Elektrolytkappe defekt ist oder bald defekt sein wird, ist die Verwendung eines ESR-Messgeräts .
Ein ESR-Messgerät misst direkt einen der Hauptgründe für das Versagen von Elektrolytkappen: Wenn der ESR hoch wird, gibt P = I²R an, dass die Verlustleistung steigt, sodass Wärme erzeugt wird, die mehr vom Elektrolyten abkocht, was dazu führt, dass der ESR steigt. welche ... Irgendwann ist es keine Kappe mehr.
Lesen Sie das Datenblatt der Kappe, um den erwarteten ESR-Wert zu ermitteln. Sie variiert erheblich zwischen Kondensatortypen und Kapazitätswerten. In der Regel ist der erwartete ESR umso höher, je billiger und kleiner die Obergrenze ist. Ich habe Werte zwischen 30 mΩ und 3 Ω gesehen. Der einzige Grund, warum ich Zahlen gebe, ist, dieses Verhältnis von 100: 1 zu zeigen und nicht Ihre Erwartungen festzulegen, damit Sie messen können, ohne das Datenblatt der Kappe gelesen zu haben.
Sie können neu bilden das Dielektrikum von Elkos. Es gibt zwei Hauptmethoden.
Umformen des Dielektrikums unter Verwendung einer Bankversorgung
Eine Schule des Gedankens besteht darin, die Kappe über viele Minuten durch ein Strombegrenzungsschema auf ihre Nennspannung aufzuladen und sie dann noch viele Minuten dort zu belassen.
Es gibt verschiedene Methoden, um dies zu erreichen, mit dem Hauptziel, die Ströme auf Werte zu begrenzen, die verhindern, dass der Kondensator in Ihrem Gesicht explodiert, wenn der Kondensator einfach nicht wiederhergestellt werden kann.
Die Widerstandsmethode
Der einfachste Weg, dies zu erreichen, besteht darin, einen großen Widerstand in Reihe zwischen den Kondensator und die Spannungsversorgung zu schalten. Verwenden Sie die RC-Zeitkonstantenformel (τ = RC), um den richtigen Widerstandswert zu berechnen. Die Faustregel, die mir gegeben wurde, basiert auf der Tatsache, dass ein Kondensator nach fünf Zeitkonstanten fast vollständig aufgeladen ist, daher setzen wir in der obigen Formel τ = 1500: 5 Minuten in Sekunden × 5 Zeitkonstanten. Wir können das dann auf R = 1500 ÷ C umstellen. Ersetzen Sie nun einfach den Wert Ihres Kondensators durch die Formel, um den minimal erforderlichen Widerstand zu erhalten.
Um beispielsweise eine 220 μF-Kappe neu zu formen, möchten Sie sie über einen Widerstand von nicht weniger als 6,8 MΩ laden.
Stellen Sie die Spannung des Netzteils auf die normale Betriebsspannung des Kondensators ein. Wenn es sich um einen 35-V-Kondensator handelt, liegt er im Normalbetrieb wahrscheinlich an 30 V, sodass Sie diesen als Spannungssollwert verwenden würden. Ich sehe keinen guten Grund, den Kondensator über seine normale Betriebsspannung hinauszuschieben. Die Spannungsfestigkeit steigt mit der Zeit bis zu einem gewissen Grad an und hört dort auf.
Diese Methode ist nichtlinear, lädt sich zu Beginn am schnellsten auf und verlangsamt sich dann asymptotisch, wenn Sie sich dem Spannungssollwert des Netzteils nähern.
Die Konstantstrommethode
Eine ausgefeiltere Methode wäre die Verwendung eines strombegrenzten Tischnetzteils , um dasselbe Ziel zu erreichen. Die Formel dafür lautet I = CV ÷ τ. Wenn wir immer länger als 30 Minuten aufladen möchten, ist τ = 1800.
Um unser Beispiel mit 220 µF zu überarbeiten, müssen wir auch die Endspannung kennen, die wir auf die gleiche Weise wie oben auswählen würden. Verwenden wir wieder 30 V als Ziel. Wenn Sie dies und unsere Ladezeit in die obige Formel einsetzen, erhalten Sie den erforderlichen Ladestrom, der in diesem Fall 3,7 µA beträgt.
Wenn Ihre Stromversorgung für die Strombegrenzungseinstellung nur auf 1 mA absinken kann, müssen Sie sich entscheiden, ob Sie ein Wiederaufladen über nur 6,6 Sekunden riskieren möchten, was wir durch eine einfache Neuanordnung der Formel erhalten.
Diese Methode ist linear und erhöht die Spannung am Kondensator um einen festen Betrag pro Zeiteinheit, bis sie den Spannungssollwert erreicht. Die Hauptfolge davon ist, dass der Endladestrom für eine gegebene Gesamtladezeit höher ist als bei der Widerstandsmethode, aber der Startladestrom niedriger ist. Da die Gefahr einer Beschädigung des Kondensators bei Annäherung an den Spannungssollwert zunimmt, ist die Widerstandsmethode sicherer, wenn die Ladezeit gleich ist.
Kombinierte Methode
Das bringt uns zu der kombinierten Methode, die im obigen Link verwendet wurde: Eine Konstantstromversorgung, die den Kondensator über einen Widerstand auflädt. Der Widerstand verlangsamt den Ladestrom, wenn die Spannung ansteigt, und die strombegrenzte Stromversorgung kann die Laderate bei niedrigen Spannungen begrenzen, die unter dem Wert liegen, den der Widerstand alleine erreichen würde.
Leckstrom
Wenn Sie dies mit einer guten Tischversorgung tun und die Ladespannungsgrenze erreicht haben, ist dies der Leckstrom Ihres Kondensators, den Sie mit den Angaben im Datenblatt der Kappe vergleichen können, wenn die Stromversorgung weiterhin einen Stromfluss anzeigt. Ein idealer Kondensator hat einen Leckstrom von Null, aber nur die besten Kondensatoren nähern sich diesem Ideal. Elektrolytkappen sind alles andere als ideal. Wenn Sie den Kondensator im Ladezustand belassen, kann es sein, dass der Leckstrom nach Erreichen der Spannungsgrenze für einige Zeit abfällt und sich dann stabilisiert. An diesem Punkt wissen Sie, dass das Dielektrikum jetzt so stark ist, wie es werden wird.
Umformung des dielektrischen In-Circuit
Die zweite Methode erhöht die Kondensatorspannung ebenfalls langsam über einen langen Zeitraum, dies geschieht jedoch im Schaltkreis. Es funktioniert nur bei Geräten mit Wechselstromversorgung und wird am besten zum Umformen der Dielektrika in linearen Netzteilen verwendet, unabhängig davon, ob diese geregelt oder ungeregelt sind.
Sie ziehen diesen Trick mit einem Variac ab , mit dem Sie die Wechselstromversorgung des Stromkreises langsam anheben können. Ich würde mit ein oder zwei Volt anfangen und es dann ein oder drei Volt nach oben drehen, mit vielen Sekunden zwischen den Änderungen. Erwarten Sie, wie bei den oben beschriebenen Methoden, mindestens eine halbe Stunde dafür. Wir haben es hier mit Naßchemie zu tun, nicht mit Halbleitertoren; es braucht Zeit.
Je "linearer" die Schaltung ist, mit der Sie dies tun, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie gut funktioniert. Schaltnetzteile und digitale Schaltkreise werden wahrscheinlich durch die langsam ansteigende Schienenspannung gestört, die durch dieses Verfahren erzeugt wird. Einige Stromkreise können sich unter solchen Bedingungen sogar selbst zerstören, da sie unter der Annahme ausgelegt sind, dass die Versorgungsspannung immer schnell von Null auf ihren normalen Betriebswert ansteigt.
Wenn Sie einen digitalen Stromkreis haben, der von einem linear geregelten Netzteil gespeist wird, möchten Sie möglicherweise das Netzteil separat vom Stromkreis umformen. Möglicherweise möchten Sie dabei eine ohmsche Last an den Ausgang des Netzteils anlegen.
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ESR wurde als Mittel zur Bewertung der Kondensatorqualität erwähnt.
In Abwesenheit eines ESR-Messgeräts kann man ein Oszilloskop, ein eigenes Gehirn und ein optisches Eingabesystem durch ein Rechtecksignal und einen Widerstand ersetzen. Viele Oszilloskope verfügen über Rechteckwellen-Kalibrierungsausgänge als Bonus.
Legen Sie über einen geeigneten Vorwiderstand ein Rechteck an den Kondensator an. [Generator - Serie R - Kappe - Masse. ]
Beobachten Sie die Spannung am Kondensator mit dem Oszilloskop.
Wenn die Rechteckwelle angelegt wird, springt die Kondensatorspannung aufgrund des nur durch ESR und den Vorwiderstand gebildeten Teilers im wesentlichen augenblicklich.
Da sich die Spannung an einem Kondensator nicht sofort ändern kann, ist der sofortige Anfangseffekt nur auf den ESR zurückzuführen.
ESR ~~~ = Vstep_initial / Rseries x Vpp_square_wave.
Man muss sich damit nicht quantitativ auseinandersetzen - schauen Sie sich nur den Umfang an und beachten Sie, dass für eine Charge identischer Caps ein großer erster Schritt im Vergleich zu den anderen ist = Bad Cap.
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