陶瓷电容器的替代方案,铝电解电容清洗和维护,并联电容小技巧
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铝电解电容器的保养和馈电的一个重要因素是清洁。橡胶端封对氯化或石油基清洁溶剂特别敏感。这不像 30 年前使用氟利昂基脱脂剂清洁电路板时那样严重,但如果您不小心,在补漆或返工期间仍然可能出现问题。最糟糕的是,污染导致的故障不会立即出现,而是在现场出现。适当使用水和异丙醇是公认的清洁溶剂。与往常一样,请遵循电容器制造商的建议。
铝电解寿命和储存
我有很多三十年以上的电子仪器,全部都是用电解电容的,而且这些仪器还可以用。我有 45 年的收音机,它们都可以正常工作。
我还看到使用非品牌电容器的工业和消费品在短短几年内就失败了,尽管通常不会是灾难性的。几年前,我走进一个电信机房,看着一架刚用了几年的线卡,你可以看到这些板上的每一个非品牌铝电解电容器都有“鼓起”的迹象,表明过热状况和电解质流失。如果这句话有任何道理:“你得到你付出的代价。” 就是这样。
最后,可能存在存储寿命问题。未使用后,电容器内部的氧化层会退化,如果立即使用低阻抗源开启,则会导致泄漏电流的灾难性增加。这可能会烧断电源保险丝或损坏电容器。需要“重新形成”氧化层的过程来防止这种灾难性的故障。按照制造商的建议进行重整。
我们应该注意到,与钽电容器中的浪涌故障一样,铝电解电容器中的存储问题,根据我的经验,更多的是随机事件,通常会影响某些人,但不一定影响给定人群的全部。这就解释了为什么有些设备可以断断续续地运行 40 年或更长时间而没有任何问题,而另一些设备可能会在短期存储后出现故障。根据我的经验,您可能会看到由于电解质损失导致电容不足而导致的故障,就像您看到由于存储设备中的氧化层消失而导致的故障一样。
知道了这个问题并亲眼目睹了它,我确保每年至少打开一次我最不使用的实验室仪器几个小时,以保持电容器的形成。
正如“2017 年陶瓷电容器大短缺”因已知和未知的零件替换给最终用户带来许多制造问题一样,铝电解市场不时出现“电容器瘟疫”。最后一个是在 2002 年到 2005 年的时间范围内 。为了保护自己和您的产品,您所能做的就是使用拥有稳定制造基地的知名制造商。
铝电解电容
我制造测量仪器,这些仪器的预期寿命很长。因此,我总是适当地降低我的电容器的额定值,并使用已知的、有信誉的制造商的 105 o C / 超长寿命铝电解类型,尤其是在纹波电流较大的开关电源应用中。正确使用铝电解电容器可以衡量数十年的有用和经过行业验证的最终产品寿命。
额外的电容器并联技巧
当并联电容器以获得更大的纹波电流额定值时,您必须注意并联电容器中的电流平衡,以防止选择性加热和可能的并联电容器中的一个早期故障。电流不平衡的第一个原因可能是走线电阻或电感。在尝试平衡超低 ESR 电容器(即数十毫欧的类型)时尤其如此。
第二个问题是任何一组电容器之间的 ESR 可能与另一个电容器之间的 ESR 高达 2:1,尤其是随着它们的老化,导致并联组中电容器之间的纹波电流不平衡。并联电容器以增加纹波电流能力可能会遇到许多问题,这些问题会导致电容器之间的电流共享不均匀。即使在新电容器中,电容器的 ESR 也可以变化高达 2:1,从而导致电流共享不平衡。在超低 ESR 电容器中,如果事先没有仔细考虑,布线电阻或阻抗可能会导致整体电流不平衡。
第三个问题是安装在最终产品中。我已经看到单个组件被埋在一大群组件中,但据说在冷却气流中被有效地阻挡在冷却空气中,因为路上的上风组件。根据位置,这将导致更热的区域。对于彼此相邻的一堆大电容器来说尤其如此。解决这个问题的最可靠方法是首先确保电容器的温升最小化。
换句话说,如果您从两个额定为 1 安培 RMS 纹波电流的电容器开始并将它们组合起来,您就不能期望做出一个可以处理 2 安培 RMS 电流的并联组合。鉴于许多新电容器之间的 ESR 不平衡为 2:1,您最多可以在 1.5 安培 RMS 电流下评估并联组合。然后,您还必须在计算中考虑布线和寿命 ESR 影响 。
并联电容器时,请仔细全面分析得到的电路,并考虑电路布线、电容器初始 ESR 之间的固有失配、预期寿命 ESR 以及由于安装在最终产品中而导致的任何可能的工作温度差异。在对任何新产品进行鉴定时使用的热像仪可以帮助在这些问题成为现场问题之前发现它们。