Wie kann ich die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrennens von Kondensatoren verringern?

Ich habe einen AC / DC-Stromversorgungskreis, der an vielen Maschinen angebracht ist, die alle gut innerhalb der Nennleistung der Netzteile laufen. Diese versagen jedoch immer wieder und jeder brennt einen (großen) Elektrolytkondensator aus (nach etwa 1 Dienstjahr). Seltsamerweise variieren diese Boards geringfügig, einige haben eine Kappe, andere 2, aber dies sind immer die Teile, die versagen.

Die Platinen mit 1 Kappe haben eine Nennspannung von 22µF 450V und 2 mit 47µF 450V.

Was kann ich also tun, um diese Komponente zu entlasten? mehrere parallel laufen lassen?

UPDATE: Nachdem sie sich die Netzteile genau angesehen haben, sind sie in der Tat komisch! Die Motoren in den Maschinen (die Pappzerkleinerer sind) sind für 220 V DC ausgelegt! Der "klobige" Hauptteil der Netzteilplatine ist also nur eine Gleichrichter- / Filterkappe (die das Bit durchbrennt) ohne Transformator, und der Rest ist eine kleinere, separate DC-Abwärtsversorgung für Dinge wie Licht, Schalten, Schutz usw.

Das typische Schaltnetzteil für den universellen Eingangsbereich verwendet eine Schaltungstopologie, wie sie hier gezeigt wird:

Der höherwertige Hochspannungskondensator (gelb hervorgehoben) hat die Aufgabe, die gleichgerichtete Gleichspannung von der Wechselstromleitung zu glätten.

Für diesen Kondensator gibt es zwei Hauptfehlermodi. Eine davon sind Hochspannungsspitzen am Eingang der Versorgung, die über die Gleichtaktdrossel eingehen. Spitzen, die die Nennspannung des Kondensators überschreiten, können die isolierende dielektrische Schicht des Kondensators beschädigen und zu internen Kurzschlüssen führen. Hochspannungsprobleme sollten am besten gelöst werden, indem die Quelle solcher Spitzen im Stromnetz gefunden und Schritte unternommen werden, um die Spitzen dort zu klemmen, wo sie erzeugt werden. Dies kann auch dazu beitragen, das Eingangsfilter des Netzteils zu verbessern, transiente Absorptionsvorrichtungen wie Transzorbs oder MOVs zum Eingangsbereich hinzuzufügen und die Nennspannung des großen Kondensators zu erhöhen.

Ein weiterer Fehlermodus ist die interne Erwärmung, die auftreten kann, wenn sich der Strom im Kondensator ändert und mit dem Serienwiderstand (ESR) des Kondensators reagiert. Dies erzeugt Wärme, die die internen Elektrolytmaterialien im Kondensator austrocknen kann, was zu einer Verringerung der Kapazität führt. Es kann auch den Serienwiderstand erhöhen, wodurch eine zusätzliche Erwärmung auftritt. In der Offline-Stromversorgung arbeitet dieser Kondensator mit der doppelten Netzfrequenz und die Stromimpulse im Kondensator (bekannt als Welligkeitsstrom) treten auf, wenn der Kondensator in jeder Halbwelle geladen und entladen wird, wenn die gleichgerichtete Wechselspannung auf Null geht während der Kondensator aufgefordert wird, die Ausgangsabschnitte der Versorgung weiterhin mit Strom zu versorgen. Verschiedene Faktoren können berücksichtigt werden, um die Zuverlässigkeit dieses Kondensators zu erhöhen. In erster Linie muss der Welligkeitsstrom während des Versorgungsbetriebs berechnet oder gemessen werden und sichergestellt werden, dass er innerhalb des Welligkeitsstrombereichs für den ausgewählten Kondensator liegt. Ein weiterer zu berücksichtigender Parameter ist die Temperaturbewertung des Kondensators, um sicherzustellen, dass er höher als die Betriebstemperatur des Netzteils ist. Schließlich kann es nützlich sein, Kondensatoren mit einem niedrigeren ESR-Wert zu finden, die die interne Erwärmung für eine bestimmte Amplitude des Welligkeitsstroms verringern.

Die gleichzeitige Verwendung von zwei Kondensatoren entspricht der Verwendung von zwei in Reihe geschalteten Widerständen. Die Kapazität summiert sich und kann den Betrieb der Schaltung beeinträchtigen (dies ist möglicherweise nicht der Fall, aber hier wird der schlimmste Fall berücksichtigt.)

Ein besserer Weg, um diese Komponenten ohne Kenntnis der Schaltung selbst zu entlasten, wäre die Verwendung eines Kondensators mit einer höheren Nennspannung. Dies führt zu einer größeren, teureren Komponente, ist jedoch weniger belastend. Ein anderer Weg wäre, einen "Qualitäts" -Kondensator von einem Markenlieferanten zu bekommen. Es gibt audiophile Kondensatoren, die für ihre Qualität bekannt sind, aber ich kenne die genauen Markennamen nicht.

Wenn es möglich wäre (angesichts der Größenbeschränkungen, die Sie haben), würde ich Ihren Kondensator herabsetzen (eine höhere Nennspannung als erforderlich verwenden) und auch einen kleineren Keramikkondensator parallel schalten. Diese sind toleranter gegenüber kurzen Hochspannungsspitzen und tragen dazu bei, die Belastung des Elektrolyten zu verringern.

Sparkfun hat kürzlich ein Video dazu veröffentlicht. Ich würde Ihnen empfehlen , es sich anzusehen .

WENN sie schnell verbrennen, stimmt mit der Schaltung sicherlich etwas nicht. Kappen sterben zwar irgendwann, aber sie sollten Jahre dauern, wenn alles richtig ausgelegt ist. Das heißt, eine Kappe mit höherer Spannung und hoher Qualität wird weniger wahrscheinlich durchbrennen. Je nach Verwendungszweck können Sie sogar eine mit höherer Kapazität einsetzen, um zu vermeiden, dass sie sich so stark entlädt und wieder auflädt. Das ist nur eine gute Idee mit Kappen, die die Stromversorgung glätten sollen, oder etwas anderes, bei dem die tatsächliche Kapazität nicht sehr wichtig ist.