Što je struja propuštanja kondenzatora i kako je smanjiti

Kondenzator je najčešća komponenta u elektronici i koristi se u gotovo svakoj elektroničkoj primjeni. Na tržištu su dostupne mnoge vrste kondenzatora za različite svrhe u bilo kojem elektroničkom krugu. Dostupni su u mnogo različitih vrijednosti od 1 Pico-Farad do 1 Farad kondenzator i Supercapacitor. Kondenzatori također imaju različite vrste nazivnih vrijednosti, poput radnog napona, radne temperature, tolerancije nazivne vrijednosti i struje curenja.

Struja curenja kondenzatora presudan je čimbenik za primjenu, posebno ako se koristi u energetskoj elektronici ili audio elektronici. Različite vrste kondenzatora pružaju različite ocjene struje curenja. Osim odabira savršenog kondenzatora s ispravnim propuštanjem, krug bi trebao imati i sposobnost upravljanja strujom propuštanja. Dakle, prvo bismo trebali imati jasno razumijevanje struje propuštanja kondenzatora.

Odnos s dielektričnim slojem

Struja propuštanja kondenzatora ima izravan odnos s dielektrikom kondenzatora. Pogledajmo donju sliku -

Gornja slika je interna konstrukcija aluminijskog elektrolitskog kondenzatora. Aluminijski elektrolitski kondenzator ima nekoliko dijelova koji su upakirani u kompaktnu tijesnu ambalažu. Dijelovi su anoda, katoda, elektrolit, dielektrični izolator sloja itd.

Dielektrični izolator osigurava izolaciju vodljive ploče unutar kondenzatora. No kako na ovom svijetu ne postoji ništa savršeno, izolator nije idealan izolator i ima toleranciju izolacije. Zbog toga će kroz izolator prolaziti vrlo mala količina struje. Ova se struja naziva strujom propuštanja.

Izolator i protok struje mogu se pokazati jednostavnim kondenzatorom i otpornikom.

Otpornik ima vrlo visoku vrijednost otpora, što se može identificirati kao otpor izolatoraa kondenzator se koristi za repliciranje stvarnog kondenzatora. Budući da otpornik ima vrlo visoku vrijednost otpora, struja koja prolazi kroz otpor vrlo je mala, tipično u određenom broju nanoampera. Otpor izolacije ovisi o vrsti dielektričnog izolatora jer različita vrsta materijala mijenja struju propuštanja. Niska dielektrična konstanta pruža vrlo dobar izolacijski otpor, što rezultira vrlo malom strujom propuštanja. Na primjer, kondenzatori tipa polipropilen, plastika ili teflon primjer su male dielektrične konstante. Ali za te kondenzatore kapacitivnost je vrlo manja. Povećanjem kapacitivnosti povećava se i dielektrična konstanta. Elektrolitički kondenzatori obično imaju vrlo visoku kapacitivnost, a struja propuštanja je također velika.

Zavisni faktori za struju propuštanja kondenzatora

Struja propuštanja kondenzatora općenito ovisi o sljedeća četiri čimbenika:

1. Dielektrični sloj
2. Sobna temperatura
3. Pohranjivanje temperature
4. Primijenjeni napon

1. Dielektrični sloj ne radi ispravno

Konstrukcija kondenzatora zahtijeva kemijski postupak. Dielektrični materijal je glavno odvajanje između vodljivih ploča. Kako je dielektrik glavni izolator, struja propuštanja ima velike ovisnosti. Stoga, ako se dielektrik kalje tijekom procesa proizvodnje, to će izravno pridonijeti povećanju struje curenja. Ponekad dielektrični slojevi imaju nečistoće, što rezultira slabošću u sloju. Slabiji dielektrik smanjuje protok struje što dodatno pridonosi usporenom procesu oksidacije. Ne samo to, već i nepravilno mehaničko naprezanje također doprinose dielektričnoj slabosti kondenzatora.

2. Temperatura okoline

Kondenzator ima ocjenu radne temperature. Radna temperatura može se kretati od 85 Celzijevih stupnjeva do 125 Celzijevih stupnjeva ili čak više. Kako je kondenzator kemijski sastavljen, temperatura ima izravnu vezu s kemijskim procesom unutar kondenzatora. Struja propuštanja uglavnom se povećava kada je temperatura okoline dovoljno visoka.

3. Pohrana kondenzatora

Pohranjivanje kondenzatora dulje vrijeme bez napona nije dobro za kondenzator. Temperatura skladištenja također je važan čimbenik struje curenja. Kad su kondenzatori pohranjeni, elektrolitni materijal napada oksidni sloj. Oksidni sloj počinje se otapati u elektrolitnom materijalu. Kemijski postupak je različit za različite vrste elektrolitskih materijala. Elektrolit na bazi vode nije stabilan, dok inertni elektrolit na bazi otapala doprinosi manjoj struji curenja zbog smanjenja oksidacijskog sloja.

Međutim, ova struja curenja privremena je jer kondenzator ima svojstva samoizlječenja kada se primijeni na napon. Tijekom izlaganja naponu, oksidacijski sloj počinje se regenerirati.

4. Primijenjeni napon

Svaki kondenzator ima naponski naziv. Stoga je loša stvar upotreba kondenzatora iznad nazivnog napona. Ako se napon poveća, povećava se i struja propuštanja. Ako je napon na kondenzatoru veći od nazivnog napona, kemijska reakcija unutar kondenzatora stvara plinove i razgrađuje elektrolit.

Ako se kondenzator dugo čuva, primjerice godinama, kondenzator je potrebno vratiti u radno stanje davanjem nazivnog napona nekoliko minuta. Tijekom ove faze, oksidacijski se sloj ponovno gradi i vraća kondenzator u funkcionalni stupanj.

Kako smanjiti struju propuštanja kondenzatora za poboljšanje vijeka trajanja kondenzatora

Kao što je gore spomenuto, kondenzator ovisi o mnogim čimbenicima. Prvo je pitanje kako se izračunava vijek trajanja kondenzatora? Odgovor je izračunavanjem vremena do isteka elektrolita. Elektrolit troši oksidacijski sloj. Struja propuštanja primarna je komponenta za mjerenje kolika je oksidacijska sloja.

Stoga je smanjenje struje curenja u kondenzatoru glavna ključna komponenta za život kondenzatora.

1. Proizvodnja ili proizvodni pogon prvo je mjesto životnog ciklusa kondenzatora gdje se kondenzatori pažljivo proizvode za struju niskog curenja. Potrebno je poduzeti mjere predostrožnosti da dielektrični sloj ne bude oštećen ili otežan.

2. Druga faza je skladištenje. Kondenzatore treba čuvati na odgovarajućoj temperaturi. Nepravilna temperatura utječe na elektrolit kondenzatora što dodatno smanjuje kvalitetu oksidacijskog sloja. Pazite da kondenzatori rade na odgovarajućoj temperaturi okoline, nižoj od maksimalne vrijednosti.

3. U trećem stupnju, kada je kondenzator zalemljen na ploču, temperatura lemljenja ključni je faktor. Budući da za elektrolitske kondenzatore temperatura lemljenja može postati dovoljno visoka, više od točke vrenja kondenzatora. Temperatura lemljenja utječe na dielektrične slojeve na olovnim čepovima i slabi oksidacijski sloj što rezultira velikom strujom propuštanja. Da bi se to prevladalo, svaki kondenzator dolazi s tehničkim podatkom u kojem proizvođač pruža sigurnu temperaturu lemljenja i maksimalno vrijeme izlaganja. Treba biti oprezan s tim ocjenama za siguran rad odgovarajućeg kondenzatora. To se odnosi i na kondenzatore uređaja za površinsko montiranje (SMD), vršna temperatura ponovnog lemljenja ili valovitog lemljenja ne smije prelaziti najveću dopuštenu vrijednost.

4. Kako je napon kondenzatora važan čimbenik, napon kondenzatora ne smije prelaziti nazivni napon.

5. Balansiranje kondenzatora u serijskom spoju. Veza kondenzator serija je malo složeniji posao uravnotežiti struja odvoda. To je zbog neravnoteže struje curenja podijeliti napon i podijeliti između kondenzatora. Podijeljeni napon može se razlikovati za svaki kondenzator i može postojati vjerojatnost da napon na određenom kondenzatoru može biti viši od nazivnog napona i kondenzator počne kvariti.

Da bi se prevladala ova situacija, na pojedinačni kondenzator dodaju se dva otpora velike vrijednosti kako bi se smanjila struja curenja.

Na donjoj slici prikazana je tehnika uravnoteženja gdje su dva kondenzatora u nizu uravnotežena pomoću otpornika velike vrijednosti.

Tehnikom uravnoteženja može se kontrolirati razlika napona pod utjecajem struje curenja.