Ce este curentul de scurgere a condensatorului și cum să-l reduceți

Condensatorul este cea mai comună componentă în electronică și este utilizat în aproape orice aplicație electronică. Există multe tipuri de condensatori disponibile pe piață pentru a servi scopuri diferite în orice circuit electronic. Sunt disponibile în mai multe valori diferite, de la 1 Pico-Farad la 1 Farad condensator și Supercapacitor. Condensatorul are, de asemenea, diferite tipuri de valori nominale, cum ar fi tensiunea de lucru, temperatura de lucru, toleranța valorii nominale și curentul de scurgere.

Curentul de scurgere al condensatorului este un factor crucial pentru aplicație, mai ales dacă este utilizat în electronica de putere sau în electronica audio. Diferite tipuri de condensatori oferă curenți de scurgere diferiți. În afară de selectarea condensatorului perfect cu o scurgere adecvată, circuitul ar trebui să aibă și capacitatea de a controla curentul de scurgere. Deci, mai întâi ar trebui să avem o înțelegere clară a curentului de scurgere a condensatorului.

Relația cu stratul dielectric

Curentul de scurgere al unui condensator are o relație directă cu dielectricul condensatorului. Să vedem imaginea de mai jos -

Imaginea de mai sus este o construcție internă a condensatorului electrolitic din aluminiu. Un condensator electrolitic din aluminiu are puține piese care sunt încapsulate într-un ambalaj compact compact. Părțile sunt anod, catod, electrolit, izolator strat dielectric etc.

Izolatorul dielectric asigură izolarea plăcii conductoare din interiorul condensatorului. Dar, deoarece nu există nimic perfect în această lume, izolatorul nu este un izolator ideal și are o toleranță de izolație. Datorită acestui fapt, o cantitate foarte mică de curent va curge prin izolator. Acest curent este numit curent de scurgere.

Izolatorul și fluxul de curent pot fi demonstrate folosind un condensator și o rezistență simple.

Rezistorul are o valoare foarte mare a rezistenței, care poate fi identificată ca o rezistență a izolatoruluiiar condensatorul este folosit pentru a replica condensatorul real. Deoarece rezistența are o valoare foarte mare a rezistenței, curentul care curge prin rezistență este foarte scăzut, de obicei într-un număr de nano-amperi. Rezistența la izolație depinde de tipul de izolator dielectric, deoarece diferite tipuri de materiale modifică curentul de scurgere. Constanta dielectrică scăzută oferă o rezistență de izolație foarte bună, rezultând un curent de scurgere foarte scăzut. De exemplu, condensatoarele de tip polipropilenă, plastic sau teflon sunt exemplul unei constante dielectrice scăzute. Dar pentru acei condensatori, capacitatea este foarte mică. Creșterea capacității crește, de asemenea, constanta dielectrică. Condensatoarele electrolitice au de obicei o capacitate foarte mare, iar curentul de scurgere este, de asemenea, mare.

Factori dependenți pentru curentul de scurgere al condensatorului

Curentul de scurgere a condensatorului depinde în general de mai jos de patru factori:

1. Strat dielectric
2. Temperatura ambientala
3. Temperatura de stocare
4. Tensiunea aplicată

1. Stratul dielectric nu funcționează corect

Construcția condensatorului necesită un proces chimic. Materialul dielectric este principala separare între plăcile conductoare. Deoarece dielectricul este principalul izolator, curentul de scurgere are dependențe majore de acesta. Prin urmare, dacă dielectricul este temperat în timpul procesului de fabricație, acesta va contribui direct la creșterea curentului de scurgere. Uneori, straturile dielectrice au impurități, rezultând o slăbiciune a stratului. Un dielectric mai slab scade fluxul de curent care este contribuit în continuare la procesul de oxidare lentă. Nu numai acest lucru, ci și stresul mecanic necorespunzător contribuie și la slăbiciunea dielectrică a unui condensator.

2. Temperatura ambientală

Condensatorul are o evaluare a temperaturii de lucru. Temperatura de lucru poate varia de la 85 grade Celsius la 125 grade Celsius sau chiar mai mult. Deoarece condensatorul este un dispozitiv compus chimic, temperatura are o relație directă cu procesul chimic din interiorul condensatorului. Curentul de scurgere crește, în general, atunci când temperatura ambiantă este suficient de mare.

3. Stocarea condensatorului

Stocarea unui condensator pentru o lungă perioadă de timp fără tensiune nu este bună pentru condensator. Temperatura de depozitare este, de asemenea, un factor important pentru curentul de scurgere. Când sunt stocate condensatoarele, stratul de oxid este atacat de materialul electrolitic. Stratul de oxid începe să se dizolve în materialul electrolitic. Procesul chimic este diferit pentru diferite tipuri de materiale electrolitice. Electrolitul pe bază de apă nu este stabil, în timp ce electrolitul pe bază de solvent inert contribuie la scăderea curentului de scurgere datorită reducerii stratului de oxidare.

Cu toate acestea, acest curent de scurgere este temporar, deoarece condensatorul are proprietăți de auto-vindecare atunci când este aplicat la o tensiune. În timpul expunerii la o tensiune, stratul de oxidare începe să se regenereze.

4. Tensiunea aplicată

Fiecare condensator are o tensiune nominală. Prin urmare, utilizarea unui condensator peste tensiunea nominală este un lucru rău. Dacă tensiunea crește, crește și curentul de scurgere. Dacă tensiunea din condensator este mai mare decât tensiunea nominală, reacția chimică din interiorul condensatorului creează gaze și degradează electrolitul.

Dacă condensatorul este stocat pentru o perioadă lungă de timp, cum ar fi ani de zile, condensatorul este necesar să fie readus în starea de lucru prin furnizarea tensiunii nominale timp de câteva minute. În această etapă, stratul de oxidare s-a construit din nou și restabilește condensatorul într-un stadiu funcțional.

Cum se reduce curentul de scurgere a condensatorului pentru a îmbunătăți durata de viață a condensatorului

După cum sa discutat mai sus, un condensator are dependențe cu mulți factori. Prima întrebare este cum se calculează durata de viață a condensatorului? Răspunsul este calculând timpul până la epuizarea electrolitului. Electrolitul este consumat de stratul de oxidare. Curentul de scurgere este componenta principală pentru măsurarea cât de mult este împiedicat stratul de oxidare.

Prin urmare, reducerea curentului de scurgere din condensator este o componentă cheie majoră pentru viața unui condensator.

1. Producția sau fabrica de producție este primul loc al unui ciclu de viață al condensatorului în care condensatoarele sunt fabricate cu atenție pentru curent scăzut de scurgere. Trebuie luate măsuri de precauție pentru ca stratul dielectric să nu fie deteriorat sau împiedicat.

2. A doua etapă este depozitarea. Condensatoarele trebuie depozitate la temperatura adecvată. Temperatura necorespunzătoare afectează electrolitul condensatorului care degradează în continuare calitatea stratului de oxidare. Asigurați-vă că funcționați condensatorii la temperatura ambiantă adecvată, mai mică decât valoarea maximă.

3. În a treia etapă, când condensatorul este lipit pe placă, temperatura de lipire este un factor cheie. Deoarece pentru condensatorii electrolitici, temperatura de lipire poate deveni suficient de ridicată, mai mult decât punctul de fierbere al condensatorului. Temperatura de lipit afectează straturile dielectrice de-a lungul știfturilor de plumb și slăbește stratul de oxidare rezultând un curent mare de scurgere. Pentru a depăși acest lucru, fiecare condensator vine cu o fișă tehnică în care producătorul oferă o temperatură de lipire sigură și un timp maxim de expunere. Trebuie să aveți grijă la aceste valori pentru funcționarea în siguranță a condensatorului respectiv. Acest lucru este valabil și pentru condensatoarele dispozitivului de montare la suprafață (SMD), temperatura de vârf a lipirii cu reflux sau a lipirii cu undă nu trebuie să depășească valoarea maximă admisă.

4. Deoarece tensiunea condensatorului este un factor important, tensiunea condensatorului nu trebuie să depășească tensiunea nominală.

5. Echilibrarea condensatorului în conexiunea în serie. Conexiunea serie condensator este un loc de muncă pic de complex pentru a echilibra curentul de scurgere. Acest lucru se datorează dezechilibrului curentului de scurgere împarte tensiunea și se împarte între condensatori. Tensiunea divizată poate fi diferită pentru fiecare condensator și poate exista șansa ca tensiunea pe un anumit condensator să fie mai mare decât tensiunea nominală și condensatorul să înceapă să funcționeze defectuos.

Pentru a depăși această situație, se adaugă două rezistențe de mare valoare pe condensatorul individual pentru a reduce curentul de scurgere.

În imaginea de mai jos, se arată tehnica de echilibrare în care doi condensatori în serie sunt echilibrați folosind rezistențe de mare valoare.

Prin utilizarea tehnicii de echilibrare, diferența de tensiune influențată de curentul de scurgere poate fi controlată.