Hva er kondensatorlekkasjestrøm og hvordan du kan redusere den

Kondensatoren er den vanligste komponenten i elektronikk og brukes i nesten alle elektroniske applikasjoner. Det er mange typer kondensatorer tilgjengelig i markedet for å tjene forskjellige formål i hvilken som helst elektronisk krets. De er tilgjengelige i mange forskjellige verdier fra 1 Pico-Farad til 1 Farad kondensator og Supercapacitor. Kondensator har også forskjellige typer rangeringer, for eksempel arbeidsspenning, arbeidstemperatur, toleranse for nominell verdi og lekkasjestrøm.

Lekkasjestrømmen til kondensatoren er en avgjørende faktor for applikasjonen, spesielt hvis den brukes i kraftelektronikk eller lydelektronikk. Ulike typer kondensatorer gir forskjellige lekkasjestrømmer. Bortsett fra å velge den perfekte kondensatoren med riktig lekkasje, bør kretsen også ha muligheten til å kontrollere lekkasjestrømmen. Så først skal vi ha en klar forståelse av kondensatorens lekkasjestrøm.

Forholdet til dielektrisk lag

Lekkasjestrømmen til en kondensator har et direkte forhold til kondensatorens dielektrikum. La oss se bildet nedenfor -

Ovenstående bilde er en intern konstruksjon av elektrolytisk kondensator i aluminium. En elektrolytisk kondensator i aluminium har få deler som er innkapslet i en kompakt, tett emballasje. Delene er Anode, Katode, Elektrolytt, Dielektrisk lagisolator, etc.

Den dielektriske isolatoren gir isolasjon av den ledende platen inne i kondensatoren. Men siden det ikke er noe perfekt i denne verden, er ikke isolatoren en ideell isolator og har en isolasjonstoleranse. På grunn av dette vil en veldig lav mengde strøm strømme gjennom isolatoren. Denne strømmen kalles lekkasjestrøm.

Isolatoren og strømmen kan demonstreres ved hjelp av en enkel kondensator og motstand.

Motstanden har en veldig høy motstandsverdi, som kan identifiseres som en isolasjonsmotstandog kondensatoren brukes til å replikere den faktiske kondensatoren. Siden motstanden har en veldig høy motstandsverdi, er strømmen som strømmer gjennom motstanden veldig lav, vanligvis i et antall nano-ampere. Isolasjonsmotstanden er avhengig av typen dielektrisk isolator da forskjellige typer materialer endrer lekkasjestrømmen. Den lave dielektriske konstanten gir veldig god isolasjonsmotstand, noe som resulterer i en veldig lav lekkasjestrøm. For eksempel er kondensatorer av polypropylen, plast eller teflontypen eksemplet på lav dielektrisk konstant. Men for disse kondensatorene er kapasitansen veldig mindre. Å øke kapasitansen øker også dielektrisk konstant. Elektrolytkondensatorer har vanligvis veldig høy kapasitans, og lekkasjestrømmen er også høy.

Avhengige faktorer for kondensatorlekkasjestrøm

Kondensatorlekkasje Strøm avhenger vanligvis av under fire faktorer:

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

1. Det dielektriske laget fungerer ikke som det skal

Kondensatorkonstruksjon krever en kjemisk prosess. Det dielektriske materialet er den viktigste separasjonen mellom de ledende platene. Siden dielektrikumet er hovedisolatoren, har lekkasjestrømmen store avhengigheter med seg. Derfor, hvis dielektrikumet herdes under produksjonsprosessen, vil det direkte bidra til økningen av lekkasjestrøm. Noen ganger har de dielektriske lagene urenheter, noe som resulterer i en svakhet i laget. En svakere dielektrikum reduserer strømmen som ytterligere er bidratt til den langsomme oksidasjonsprosessen. Ikke bare dette, men feil mekanisk spenning bidrar også til den dielektriske svakheten i en kondensator.

2. Omgivelsestemperatur

Kondensatoren har en vurdering av arbeidstemperaturen. Arbeidstemperaturen kan variere fra 85 grader Celsius til 125 Celsius eller enda mer. Ettersom kondensatoren er en kjemisk sammensatt enhet, har temperaturen et direkte forhold til den kjemiske prosessen inne i kondensatoren. Lekkasjestrømmen øker vanligvis når omgivelsestemperaturen er høy nok.

3. Lagring av kondensatoren

Å lagre en kondensator lenge uten spenning er ikke bra for kondensatoren. Den lagring Temperaturen er også en viktig faktor for lekkasjestrøm. Når kondensatorene er lagret, blir oksidlaget angrepet av elektrolyttmaterialet. Oksydlaget begynner å oppløses i elektrolyttmaterialet. Den kjemiske prosessen er forskjellig for forskjellige typer elektrolyttmateriale. Den vannbaserte elektrolytten er ikke stabil, mens den inerte løsningsmiddelbaserte elektrolytten bidrar til mindre lekkasjestrøm på grunn av reduksjonen av oksidasjonslaget.

Denne lekkasjestrømmen er imidlertid midlertidig ettersom kondensatoren har selvhelbredende egenskaper når den påføres en spenning. Under eksponeringen for en spenning begynner oksidasjonslaget å regenerere seg.

4. Anvendt spenning

Hver kondensator har en spenningsgrad. Derfor er det en dårlig ting å bruke en kondensator over nominell spenning. Hvis spenningen øker, øker også lekkasjestrømmen. Hvis spenningen over kondensatoren er høyere enn nominell spenning, skaper den kjemiske reaksjonen i en kondensator gasser og nedbryter elektrolytten.

Hvis kondensatoren er lagret i lang tid, for eksempel i årevis, må kondensatoren gjenopprettes i arbeidstilstand ved å gi nominell spenning i noen minutter. I løpet av dette stadiet ble oksidasjonslaget bygget opp igjen og gjenoppretter kondensatoren i et funksjonelt stadium.

Hvordan redusere kondensatorlekkasje for å forbedre kondensatorens levetid

Som diskutert ovenfor har en kondensator avhengigheter med mange faktorer. Det første spørsmålet er hvordan kondensatorens levetid beregnes? Svaret er ved å beregne tiden til elektrolytten er tom. Elektrolytten forbrukes av oksidasjonslaget. Lekkasjestrøm er den viktigste komponenten for måling av hvor mye oksidasjonslaget hindres.

Derfor er reduksjonen av lekkasjestrøm i kondensatoren en viktig nøkkelkomponent for kondensatorens levetid.

1. Produksjon eller produksjonsanlegg er det første stedet i en kondensator livssyklus der kondensatorer er nøye produsert for lav lekkasjestrøm. Forholdsregler må tas for at det dielektriske laget ikke blir skadet eller hindret.

2. Den andre fasen er lagringen. Kondensatorer må oppbevares i riktig temperatur. Feil temperatur påvirker kondensatorelektrolytten som ytterligere nedgraderer kvaliteten på oksidasjonslaget. Sørg for å bruke kondensatorene i riktig omgivelsestemperatur, under maksimumsverdien.

3. I det tredje trinnet, når kondensatoren er loddet på kortet, er loddetemperaturen en nøkkelfaktor. For for de elektrolytiske kondensatorene kan loddetemperaturen bli høy nok, mer enn kondensatorens kokepunkt. Loddetemperaturen påvirker de dielektriske lagene over blypinnene og svekker oksidasjonslaget som resulterer i høy lekkasjestrøm. For å overvinne dette kommer hver kondensator med et datablad der produsenten gir en sikker loddetemperaturvurdering og maksimal eksponeringstid. Man må være forsiktig med disse klassifiseringene for sikker drift av den respektive kondensatoren. Dette gjelder også for SMD-kondensatorer (Surface Mount Device). Topptemperaturen for reflow-lodding eller bølgelodding bør ikke overstige den maksimalt tillatte verdien.

4. Ettersom kondensatorens spenning er en viktig faktor, bør kondensatorspenningen ikke overstige nominell spenning.

5. Balansere kondensatoren i seriekobling. Den kondensator-serieforbindelse er litt komplisert oppgave å balansere lekkasjestrøm. Dette er på grunn av ubalansen i lekkasjestrøm, del spenningen og del den mellom kondensatorene. Delt spenning kan være forskjellig for hver kondensator, og det kan være en sjanse for at spenningen over en bestemt kondensator kan være overskridende enn nominell spenning og kondensatoren begynner å fungere.

For å overvinne denne situasjonen tilsettes to motstander av høy verdi over den enkelte kondensatoren for å redusere lekkasjestrømmen.

I bildet nedenfor vises balanseringsteknikken der to kondensatorer i serie balanseres ved hjelp av motstander av høy verdi.

Ved å bruke balanseringsteknikken kan spenningsforskjellen påvirket av lekkasjestrøm styres.