Vad är livslängden och tillförlitligheten för kondensatorer?

Kondensatorer är en viktig del av många kretskonstruktioner, men de kan också vara en dyr del av ett system. Det är därför, när du köper komponenter till en elektronisk enhet, är det viktigt att veta vad livslängden och tillförlitligheten är för olika kondensatortyper.

En kondensator är en enhet som lagrar elektrisk laddning, som består av ledare som är åtskilda av ett isolerande material som kallas "dielektrikum". Det kan vara luft, papper, plast, glimmer eller keramik. Dielektrikumet har ett antal egenskaper som är viktiga vid konstruktionen av en kondensator, och dessa egenskaper påverkar hur mycket kapacitans kondensatorn kan uppnå.

Den vanligaste typen av kondensator är elektrolytkondensatorn av aluminium, som är uppbyggd av två ledande aluminiumfolier, varav den ena har ett isolerande oxidskikt och en distans indränkt i ledande flytande elektrolyt. Denna rullas ihop, placeras i ett cylindriskt hölje och förses med två anslutningsstift, eller ben.

Dessa kåpor är polariserade, vilket innebär att alla likspänningar som appliceras över dem måste vara orienterade i enlighet med de positiva eller negativa markeringarna på kroppen. De är billiga att tillverka och, till skillnad från de flesta andra typer av kondensatorer, är de fysiskt små för mängden kapacitans de tillhandahåller.

Deras livslängd är vanligtvis 15 år eller mer, och de kan vanligtvis återanvändas under lång tid efter det. Ofta kommer de att ha förlorat en del av sin nominella kapacitans på grund av avdunstning av elektrolyten, men de kommer fortfarande att vara användbara.

I ljudkretsar är de vanligaste användningarna av kondensatorer för tre funktioner: koppling av likspänning från ett kretselements utgång till en annan; frånkoppling och lagring av strömförsörjningsskenor; och frekvensselektiva kretsar såsom filter och utjämnare. I dessa applikationer fungerar de som en mycket effektiv "blockerare" av likströmsflöde, vilket minskar effekten av störningar som kan störa ljudsignalkvaliteten genom att introducera en stor mängd brus till systemet.

De fungerar också som ett "filter" genom att minska effekten av lågfrekventa signaler och ibland förstärka svaret för högre frekvenser för att göra dessa signaler lättare för förstärkaren att återskapa. De används i en mängd olika kretsar och kan hittas i många typer av enheter från rörradio till datorer och ljudutrustning.

Livslängden för en kondensator beror på flera faktorer, inklusive materialet den är gjord av, dess användning och den omgivande temperatur vid vilken den förvaras eller används. Det påverkas också av lokal uppvärmning, omvänd polaritet av likström och strömstötar och appliceringen av rippelströmmar i en krets.

Generellt sett är elektrolytiska kondensatorer mer mottagliga för nedbrytning än icke-elektrolytiska, och deras ESR (internt ekvivalent serieresistans) tenderar att öka när de åldras. Detta beror på att isolatorerna på elektrolytika är tunnare och har större ytareor än deras icke-elektrolytiska motsvarigheter, vilket gör dem mer benägna att läckström.

En väldesignad strömförsörjning kan dock förlänga livslängden för elektrolytiska lock genom att förhindra värme från att byggas upp på dem. Det är här det är en bra idé att använda en strömförsörjning som har inbyggda skyddsfunktioner för att förhindra termisk rusning, och att byta ut elektrolytik som har nått slutet av sin livslängd när det blir nödvändigt.