Kas yra kondensatoriaus nuotėkio srovė ir kaip ją sumažinti

Kondensatorius yra labiausiai paplitęs elektronikos komponentas ir naudojamas beveik visose elektronikos srityse. Rinkoje yra daugybė kondensatorių rūšių, skirtų įvairiems tikslams atlikti bet kurioje elektroninėje grandinėje. Juos galima įsigyti daugybe skirtingų verčių - nuo 1 „Pico-Farad“ iki 1 „Farad“ kondensatoriaus ir „superkondensatoriaus“. Kondensatorius taip pat turi skirtingus tipus, tokius kaip darbinė įtampa, darbinė temperatūra, vardinės vertės tolerancija ir nuotėkio srovė.

Kondensatoriaus nuotėkio srovė yra lemiamas taikymo veiksnys, ypač jei jis naudojamas galios elektronikoje ar garso elektronikoje. Skirtingi kondensatorių tipai suteikia skirtingas nuotėkio srovės normas. Be tinkamo kondensatoriaus su tinkamu nuotėkiu parinkimo, grandinė taip pat turėtų turėti galimybę kontroliuoti nuotėkio srovę. Taigi pirmiausia turėtume aiškiai suprasti kondensatoriaus nuotėkio srovę.

Santykis su dielektriniu sluoksniu

Kondensatoriaus nuotėkio srovė turi tiesioginį ryšį su kondensatoriaus dielektriku. Pažiūrėkime žemiau esantį vaizdą -

Aukščiau pateiktas vaizdas yra vidinė aliuminio elektrolitinio kondensatoriaus konstrukcija. Aliuminio elektrolitinis kondensatorius turi keletą dalių, kurios yra supakuotos į kompaktišką sandarią pakuotę. Dalys yra anodas, katodas, elektrolitas, dielektrinio sluoksnio izoliatorius ir kt.

Dielektrinis izoliatorius izoliuoja laidžiąją plokštę kondensatoriaus viduje. Bet kadangi šiame pasaulyje nėra nieko tobulo, izoliatorius nėra idealus izoliatorius ir turi izoliacijos toleranciją. Dėl to per izoliatorių tekės labai mažas srovės kiekis. Ši srovė vadinama nuotėkio srove.

Izoliatorių ir srovės srautą galima įrodyti naudojant paprastą kondensatorių ir rezistorių.

Rezistorius turi labai didelę varžos vertę, kurią galima identifikuoti kaip izoliatoriaus varžąo kondensatorius naudojamas tikram kondensatoriui atkartoti. Kadangi rezistorius turi labai didelę varžos vertę, srovė, tekanti per rezistorių, yra labai maža, paprastai daugelyje nanoamperių. Izoliacijos varža priklauso nuo dielektrinio izoliatoriaus tipo, nes skirtingos medžiagos keičia nuotėkio srovę. Maža dielektrinė konstanta užtikrina labai gerą atsparumą izoliacijai, todėl susidaro labai maža nuotėkio srovė. Pavyzdžiui, mažos dielektrinės konstantos pavyzdys yra polipropileno, plastiko ar teflono tipo kondensatoriai. Bet tiems kondensatoriams talpa yra labai mažesnė. Padidinus talpą, padidėja ir dielektrinė konstanta. Elektrolitiniai kondensatoriai paprastai turi labai didelę talpą, o nuotėkio srovė taip pat yra didelė.

Priklausomi kondensatoriaus nuotėkio srovės veiksniai

Kondensatoriaus nuotėkio srovė paprastai priklauso nuo žemiau keturių veiksnių:

1. Dielektrinis sluoksnis
2. Aplinkos temperatūra
3. Temperatūros laikymas
4. Taikoma įtampa

1. Dielektrinis sluoksnis veikia netinkamai

Kondensatorių konstrukcijai reikalingas cheminis procesas. Dielektrinė medžiaga yra pagrindinis laidžių plokščių atskyrimas. Kadangi dielektrikas yra pagrindinis izoliatorius, nuotėkio srovė labai priklauso nuo jo. Todėl, jei dielektrikas grūdinamas gamybos proceso metu, tai tiesiogiai prisidės prie nuotėkio srovės padidėjimo. Kartais dielektriniuose sluoksniuose yra priemaišų, dėl kurių sluoksnis silpnėja. Silpnesnė dielektrika sumažina srovės srautą, kuris dar labiau prisideda prie lėto oksidacijos proceso. Ne tik tai, bet ir netinkamas mechaninis įtempimas taip pat prisideda prie dielektrinio silpnumo kondensatoriuje.

2. Aplinkos temperatūra

Kondensatorius turi darbinę temperatūrą. Darbinė temperatūra gali svyruoti nuo 85 laipsnių Celsijaus iki 125 laipsnių Celsijaus ar net daugiau. Kadangi kondensatorius yra chemiškai sudarytas įtaisas, temperatūra turi tiesioginį ryšį su cheminiu procesu kondensatoriaus viduje. Nutekėjimo srovė paprastai padidėja, kai aplinkos temperatūra yra pakankamai aukšta.

3. Kondensatoriaus laikymas

Kondensatorių ilgai laikyti be įtampos kondensatoriui nėra gerai. Saugoti temperatūra taip pat yra svarbus veiksnys nuotėkio srovė. Kai kondensatoriai yra sandėliuojami, oksido sluoksnį užpuola elektrolito medžiaga. Oksido sluoksnis pradeda tirpti elektrolito medžiagoje. Skirtingų tipų elektrolitų medžiagoms cheminis procesas yra skirtingas. Vandens pagrindu pagamintas elektrolitas nėra stabilus, tuo tarpu inertiško tirpiklio pagrindu pagamintas elektrolitas dėl oksidacijos sluoksnio redukcijos sukelia mažiau nuotėkio srovės.

Tačiau ši nuotėkio srovė yra laikina, nes kondensatorius turi savaiminių savybių, kai jis naudojamas įtampai. Veikiant įtampai, oksidacijos sluoksnis pradeda atsinaujinti.

4. Taikoma įtampa

Kiekvienas kondensatorius turi įtampą. Todėl kondensatoriaus naudojimas virš vardinės įtampos yra blogas dalykas. Padidėjus įtampai, padidėja ir nuotėkio srovė. Jei kondensatoriaus įtampa yra didesnė už nominalią įtampą, kondensatoriaus viduje vykstanti cheminė reakcija sukuria dujas ir suardo elektrolitą.

Jei kondensatorius laikomas ilgą laiką, pavyzdžiui, metus, kondensatorių reikia atkurti į darbinę būseną, kelioms minutėms suteikiant vardinę įtampą. Šiame etape oksidacijos sluoksnis vėl susidarė ir atstato kondensatorių funkcinėje stadijoje.

Kaip sumažinti kondensatoriaus nuotėkio srovę, kad pagerintumėte kondensatoriaus gyvenimą

Kaip aptarta aukščiau, kondensatorius priklauso nuo daugelio veiksnių. Pirmas klausimas - kaip apskaičiuojamas kondensatoriaus tarnavimo laikas? Atsakymas yra apskaičiuojant laiką, kol baigsis elektrolitas. Elektrolitą sunaudoja oksidacinis sluoksnis. Nuotėkio srovė yra pagrindinis komponentas matuojant, kiek trukdo oksidacijos sluoksnis.

Todėl nuotėkio srovės sumažinimas kondensatoriuje yra pagrindinis kondensatoriaus gyvenimo komponentas.

1. Gamyba arba gamybos įmonė yra pirmoji kondensatoriaus gyvavimo ciklo vieta, kai kruopščiai gaminami kondensatoriai, kad būtų užtikrinta maža nuotėkio srovė. Reikia imtis atsargumo priemonių, kad dielektrinis sluoksnis nebūtų pažeistas ar trukdomas.

2. Antrasis etapas yra saugojimas. Kondensatorius reikia laikyti tinkamoje temperatūroje. Netinkama temperatūra veikia kondensatoriaus elektrolitą, kuris dar labiau pablogina oksidacijos sluoksnio kokybę. Kondensatorius reikia naudoti esant tinkamai aplinkos temperatūrai, mažesnei nei maksimali vertė.

3. Trečiajame etape, kai kondensatorius prilituotas ant lentos, litavimo temperatūra yra pagrindinis veiksnys. Kadangi elektrolitiniams kondensatoriams litavimo temperatūra gali tapti pakankamai aukšta, daugiau nei kondensatoriaus virimo temperatūra. Litavimo temperatūra daro įtaką dielektriniams sluoksniams per švino kaiščius ir susilpnina oksidacijos sluoksnį, dėl kurio susidaro didelė nuotėkio srovė. Norėdami tai įveikti, prie kiekvieno kondensatoriaus pridedamas duomenų lapas, kuriame gamintojas pateikia saugią litavimo temperatūros vertę ir maksimalų veikimo laiką. Reikia saugotis atitinkamo kondensatoriaus saugaus veikimo. Tai taip pat taikoma paviršiaus montavimo įtaiso (SMD) kondensatoriams, litavimo litavimo ar bangų litavimo piko temperatūra neturėtų viršyti didžiausios leistinos normos.

4. Kadangi kondensatoriaus įtampa yra svarbus veiksnys, kondensatoriaus įtampa neturėtų viršyti vardinės įtampos.

5. Kondensatoriaus balansavimas nuoseklia jungtimi. Kondensatorius serijos ryšys yra šiek tiek sudėtingesnis darbas subalansuoti nuotėkio srovė. Taip yra dėl nuotėkio srovės disbalanso, padalykite įtampą ir padalykite tarp kondensatorių. Skirstoma įtampa gali būti skirtinga kiekvienam kondensatoriui ir gali būti tikimybė, kad tam tikro kondensatoriaus įtampa gali būti didesnė nei vardinė įtampa, o kondensatorius pradeda veikti netinkamai.

Norint įveikti šią situaciją, per atskirą kondensatorių pridedami du didelės vertės rezistoriai, kad būtų sumažinta nuotėkio srovė.

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta balansavimo technika, kai du serijiniai kondensatoriai yra subalansuoti naudojant didelės vertės rezistorius.

Naudojant balansavimo techniką, galima kontroliuoti įtampos skirtumą, kuriam įtakos turi nuotėkio srovė.