Mikä on kondensaattoreiden käyttöikä ja luotettavuus?

Kondensaattorit ovat olennainen osa monissa piirirakenteissa, mutta ne voivat myös olla kallis osa järjestelmää. Siksi elektroniikkalaitteeseen komponentteja ostettaessa on tärkeää tietää, mikä on erilaisten kondensaattorityyppien käyttöikä ja luotettavuus.

Kondensaattori on sähkövarausta varastoiva laite, joka koostuu johtimista, jotka on erotettu eristemateriaalilla, jota kutsutaan "dielektriseksi". Tämä voi olla ilmaa, paperia, muovia, kiillettä tai keramiikkaa. Dielektrillä on useita ominaisuuksia, jotka ovat tärkeitä kondensaattorin suunnittelussa, ja nämä ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka paljon kapasitanssia kondensaattori voi saavuttaa.

Yleisin kondensaattorityyppi on alumiinielektrolyyttikondensaattori, joka on rakennettu kahdesta johtavasta alumiinikalvosta, joista toisessa on eristävä oksidikerros ja johtavassa nestemäisessä elektrolyytissä kastettu välike. Tämä kääritään rullalle, asetetaan sylinterimäiseen koteloon ja varustettu kahdella liitosnastalla tai -jalalla.

Nämä suojukset ovat polarisoituja, mikä tarkoittaa, että niiden päälle kohdistetut tasajännitteet on suunnattava niiden rungossa olevien positiivisten tai negatiivisten merkintöjen mukaisesti. Ne ovat halpoja valmistaa, ja toisin kuin useimmat muut kondensaattorityypit, ne ovat fyysisesti pieniä niiden tarjoamaan kapasitanssiin nähden.

Niiden käyttöikä on tyypillisesti 15 vuotta tai enemmän, ja sen jälkeen niitä voidaan yleensä käyttää uudelleen pitkään. Usein ne ovat menettäneet osan nimelliskapasitanssistaan ​​elektrolyytin haihtumisen vuoksi, mutta ne ovat silti käyttökelpoisia.

Äänipiireissä kondensaattoreita käytetään yleisimmin kolmeen toimintoon: tasajännitteen kytkeminen piirielementin lähdöstä toiseen; virtalähteen kiskojen irrottaminen ja varastointi; ja taajuusselektiiviset piirit, kuten suodattimet ja taajuuskorjaimet. Näissä sovelluksissa ne toimivat erittäin tehokkaana tasavirtavirran "estäjänä", mikä vähentää häiriöitä, jotka voivat häiritä äänisignaalin laatua tuomalla järjestelmään suuren määrän kohinaa.

Ne toimivat myös "suodattimena" vähentämällä matalataajuisten signaalien vaikutusta ja joskus tehostamalla korkeampien taajuuksien vastetta, jotta vahvistimen olisi helpompi toistaa näitä signaaleja. Niitä käytetään useissa eri piireissä, ja niitä löytyy monenlaisista laitteista putkiradioista tietokoneisiin ja äänilaitteisiin.

Kondensaattorin käyttöikä riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien materiaali, josta se on valmistettu, sen käyttö ja ympäristön lämpötila, jossa sitä säilytetään tai käytetään. Siihen vaikuttavat myös paikallinen lämmitys, käänteinen DC- ja virtapiikit sekä aaltoiluvirtojen käyttö piirissä.

Yleisesti ottaen elektrolyyttikondensaattorit ovat alttiimpia hajoamiselle kuin ei-elektrolyyttiset, ja niiden ESR (sisäinen ekvivalenttisarjavastus) pyrkii kasvamaan vanhetessaan. Tämä johtuu siitä, että elektrolyyttien eristimet ovat ohuempia ja niillä on suurempi pinta-ala kuin ei-elektrolyyttisilla vastineilla, mikä tekee niistä alttiimpia vuotovirralle.

Hyvin suunniteltu virtalähde voi kuitenkin pidentää elektrolyyttisten korkkien käyttöikää estämällä lämpöä kerääntymästä niihin. Tässä on hyvä idea käyttää virtalähdettä, jossa on sisäänrakennetut suojaominaisuudet lämmön karkaamisen estämiseksi, ja vaihtaa käyttöikänsä päähän tulleet elektrolyytit tarvittaessa.