我应该丢弃旧电解电容器的库存吗?

电器工程 电容器 电解电容
2022-01-06 08:34:06

我做了10多年的爱好电子,我的一些电解电容器很容易达到那个年龄。它们似乎工作得很好,没有出现腐蚀或其他可见缺陷,但它们通常用于原型制作而不是生产。

知道这些产品的保质期有限,我很好奇我是否应该丢弃我拥有的东西并购买新的库存,然后轮换它。

我怎样才能最好地判断我的旧帽子已经失败、不符合规格,或者可能失败?

2个回答

判断电解电容坏了或即将坏的最好方法是使用ESR 计

ESR 计直接测量电解电容失效的最大原因之一:当 ESR 变高时,P=I²R 告诉我们功率耗散增加,因此产生热量,使更多的电解质沸腾,导致 ESR 上升,哪个...最终,砰砰,它不再是帽子了。

阅读电容的数据表以找出 ESR 的预期值。它因电容器类型和电容值而异。通常,上限越便宜、越小,预期的 ESR 就越高。我见过从 30 mΩ 到 3 Ω 的值。我什至给出数字的唯一原因是显示这个 100:1 的比率,而不是设定您的期望,这样您就可以在没有阅读上限数据表的情况下进行测量。

您可以重新形成电解帽的电介质。主要有两种方法。

使用台式电源重新形成电介质

一种思路是通过一些限流方案在几分钟内将电容充电至其额定电压,然后再将其放置几分钟。

有几种方法可以做到这一点,所有的主要目标都是将电流限制在一个水平,以防止电容器在无法恢复时在您的脸上爆炸。

电阻法

实现这一点的最简单方法是在电容器和电源之间串联一个大电阻。使用RC 时间常数公式 (τ = RC) 计算适当的电阻值。我给出的经验法则是基于电容器在五个时间常数后几乎完全充电的事实,因此我们在上面的公式中设置 τ = 1500:5 分钟以秒为单位 × 5 个时间常数。然后我们可以将其重新排列为 R = 1500÷C。现在只需将电容器的值代入公式即可获得所需的最小电阻。

例如,要重新形成 220 μF 电容,您需要通过不小于 6.8 MΩ 的电阻对其充电。

将电源电压设置为电容器的正常工作电压。如果它是一个 35 V 的电容器,它在正常运行中可能有大约 30 V 的电压,所以你可以用它作为你的电压设定点。我看不出有充分的理由将电容器推到其正常工作电压之外。介电强度会随着时间的推移增加到某个物理极限并停在那里。

这种方法是非线性的,开始时充电最快,然后在接近电源电压设定点时逐渐减慢。

恒流法

更复杂的方法是使用限流台式电源,达到相同的目的。其公式为 I = CV÷τ。如果我们总是想充电超过 30 分钟,τ=1800。

要重新设计我们的 220 µF 示例,我们还需要知道结束电压,我们将按照与上述相同的方式选择该电压。让我们再次使用 30 V 作为我们的目标。将其和我们的充电时间代入上述公式即可得出必要的充电电流,在本例中为 3.7 µA。

如果您的电源在电流限制设置下只能降至 1 mA,那么您需要决定是否要冒险在仅 6.6 秒内充电,我们通过简单的重新排列公式得到。

这种方法是线性的,每单位时间将电容器两端的电压增加一个固定量,直到它达到电压设定点。这样做的主要结果是,在给定的总充电时间内,结束充电电流将高于电阻方法,但开始充电电流会更低。由于接近电压设定点时损坏电容器的危险增加,这使得电阻方法更安全,充电时间相等。

组合法

这将我们带到了上面链接中使用的组合方法:恒流电源通过电阻器为电容器充电。电阻器会随着电压的升高而减慢充电电流,而限流电源可以将低电压下的充电速率限制在电阻器单独作用以下。

漏电流

如果您使用良好的台式电源进行此操作,一旦达到充电电压限制,如果电源继续显示任何电流,这就是您的电容器的漏电流,您可以将其与电容器数据表中的规格进行比较。理想电容器的漏电流为零,但只有最好的电容器才能接近该理想值。电解帽远非理想。如果您将电容器留在充电设置中,您可能会发现漏电流在达到电压限制后会下降一段时间,然后稳定下来。正是在这一点上,你知道电介质现在已经达到了它所能达到的强度。

重新形成电路中的电介质

第二种方法也在很长一段时间内缓慢升高电容器电压,但它是在电路中这样做的。它仅适用于交流供电设备,最好用于重新形成线性电源中的电介质,无论是稳压电源还是非稳压电源。

您可以使用自耦变压器来实现这一技巧,它可以让您缓慢地提高电路的交流电源电压。我会从一两伏开始,然后一次向上调整一到三伏,变化之间有很多秒。与上述方法一样,预计至少要花半个小时。我们在这里处理的是湿化学,而不是半导体门;这需要时间。

您使用的电路越“线性”,它就越有可能运行良好。开关电源和数字电路可能会因这种方法产生的缓慢上升的轨电压而烦恼。在这种情况下,某些电路甚至会自毁,因为它们的设计假设电源电压总是从零快速上升到其正常工作值。

如果您有一个由线性稳压电源供电的数字电路,您可能需要重新形成与供电电路分开的电源。在执行此操作时,您可能希望在电源输出端放置一个电阻负载。

ESR 已被提及作为评估电容器质量的一种手段。

在没有 ESR 计的情况下,可以用示波器、自己的大脑和光输入系统、方波信号和电阻器来代替。许多'示波器具有方波校准输出作为奖励。

通过合适的串联电阻将方波施加到电容器。[发电机 - R 系列 - 帽 - 接地。]

  • “合适值”的值取决于 ESR 和发电机的驱动能力。理想情况下,R 可能是 ESr 范围的几倍,但实际上使用信号源在规格范围内和/或不会显着扭曲方波的最低值。

用示波器观察电容器两端的电压。

当施加方波时,由于仅由 ESR 和串联电阻形成的分压器,电容器电压将基本上瞬间跳跃。
由于电容器两端的电压不能瞬时改变,瞬时初始效应将仅归因于 ESR。
ESR ~~~= Vstep_initial/Rseries x Vpp_square_wave。

不必定量地处理这个问题 - 只需查看范围并注意,对于一批相同的上限,与其他上限相比,这是一个很大的初始步骤 = 坏上限。