Faço eletrônica para hobby há mais de 10 anos, e alguns dos meus capacitores eletrolíticos são facilmente dessa idade. Eles parecem funcionar muito bem e não mostram corrosão ou outros defeitos visíveis, mas geralmente são usados na prototipagem e não na produção.
Sabendo que eles têm uma vida útil limitada , estou curioso para descartar o que tenho e comprar um novo inventário e alterná-lo.
Como melhor eu posso dizer que meus velhos bonés de falharam, estiverem fora das especificações, ou talvez estão indo a falhar?
capacitor
electrolytic-capacitor
JYelton
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Respostas:
A melhor maneira de dizer que uma tampa eletrolítica está ruim ou está prestes a ficar ruim é usar um medidor de ESR .
Um medidor de ESR mede diretamente uma das maiores razões pelas quais as tampas eletrolíticas falham: quando a ESR fica alta, P = I²R nos diz que a dissipação de energia aumenta, então o calor é produzido, o que diminui mais o eletrólito, o que faz com que a ESR suba, que ... Eventualmente, poof-bang, não é mais um limite.
Leia a folha de dados do boné para descobrir o valor esperado de ESR. Varia consideravelmente entre os tipos de capacitores e valores de capacitância. Como regra, quanto mais barato e menor o limite, maior a ESR esperada. Eu já vi valores variando de 30 m a 3 Ω. A única razão pela qual dou números é mostrar essa proporção de 100: 1, não para definir suas expectativas, para que você possa medir sem ter lido a folha de dados da tampa.
Você pode reformar o dielétrico das tampas eletrolíticas. Existem dois métodos principais.
Reformando o dielétrico usando um suprimento de bancada
Uma escola de pensamento é carregar a tampa por muitos minutos por meio de um esquema de limitação de corrente à sua tensão nominal e deixá-la lá por muito mais minutos.
Existem vários métodos para fazer isso, todos com o objetivo principal de limitar as correntes a níveis que impedem o capacitor de explodir na sua cara se o capacitor simplesmente não puder ser restaurado.
O Método Resistor
A maneira mais simples de conseguir isso é colocar um resistor grande em série entre o capacitor e a fonte de tensão. Use a fórmula da constante de tempo RC (τ = RC) para calcular o valor adequado do resistor. A regra geral que me foi dada é baseada no fato de que um capacitor está quase totalmente carregado após cinco constantes de tempo, portanto, definimos τ = 1500 na fórmula acima: 5 minutos em segundos × 5 constantes de tempo. Podemos então reorganizar isso para R = 1500 ÷ C. Agora basta substituir o valor do seu capacitor na fórmula para obter o resistor mínimo necessário.
Por exemplo, para reformar uma tampa de 220 μF, convém carregá-la através de um resistor não menor que 6,8 MΩ.
Defina a tensão da fonte de alimentação para a tensão normal de trabalho do capacitor. Se for um capacitor de 35 V, provavelmente possui cerca de 30 V em operação normal, então você o usaria como ponto de ajuste de tensão. Não vejo uma boa razão para empurrar o capacitor além da tensão de trabalho normal; a força dielétrica aumentará ao longo do tempo até algum limite físico e irá parar por aí.
Esse método não é linear, carrega mais rapidamente no início e depois diminui de forma assintoticamente à medida que você se aproxima do ponto de ajuste de tensão da fonte de alimentação.
O método de corrente constante
Um método mais sofisticado seria usar uma fonte de alimentação de bancada com corrente limitada , atingindo o mesmo fim. A fórmula para isso é I = CV ÷ τ. Se sempre queremos cobrar mais de 30 minutos, τ = 1800.
Para refazer nosso exemplo de 220 µF, também precisamos conhecer a tensão final, que selecionaríamos da mesma maneira que acima. Vamos usar 30 V como nosso alvo novamente. Substituir isso e nosso tempo de carga na fórmula acima fornece a corrente de carga necessária, que neste caso é de 3,7 µA.
Se sua fonte de alimentação só pode descer para 1 mA para a configuração de limite atual, você precisa decidir se deseja arriscar recarregar por apenas 6,6 segundos, o que obtemos com um simples rearranjo da fórmula.
Este método é linear, aumentando a tensão no capacitor em uma quantidade fixa por unidade de tempo até atingir o ponto de ajuste da tensão. A principal conseqüência disso é que a corrente de carga final será maior por um determinado tempo total de carga do que com o método do resistor, mas a corrente de carga inicial será menor. Como o perigo de danificar o capacitor aumenta à medida que você se aproxima do ponto de ajuste de tensão, isso torna o método do resistor mais seguro, com o tempo de carga sendo igual.
Método combinado
Isso nos leva ao método combinado, que foi usado no link acima: uma fonte de alimentação de corrente constante carregando o capacitor através de um resistor. O resistor diminui a corrente de carga à medida que a tensão aumenta, e a fonte de alimentação com corrente limitada pode limitar a taxa de carga em tensões baixas abaixo do que o resistor faria sozinho.
Corrente de fuga
Se você fizer isso com uma boa fonte de bancada, depois de atingir o limite de tensão de carga, se a fonte de alimentação continuar mostrando algum fluxo de corrente, ou seja, a corrente de fuga do seu capacitor, que você poderá comparar com as especificações na folha de dados da tampa. Um capacitor ideal tem uma corrente de fuga zero, mas apenas os melhores capacitores se aproximam desse ideal. As tampas eletrolíticas estão longe de serem ideais. Se você deixar o capacitor na configuração de carregamento, poderá descobrir que a corrente de fuga cai por algum tempo após atingir o limite de tensão e estabiliza. É nesse ponto que você sabe que o dielétrico agora é o mais forte possível.
Re-formação do circuito dielétrico
O segundo método também aumenta a tensão do capacitor lentamente por um longo período, mas o faz no circuito. Ele funciona apenas para equipamentos com alimentação CA e é melhor usado para reformar os dielétricos em fontes de alimentação lineares, reguladas ou não.
Você pode executar esse truque usando uma variável , que permite aumentar a tensão de alimentação CA para o circuito lentamente. Eu começava com um volt ou dois, depois o ajustava para cima, um volt ou três de cada vez, com muitos segundos entre as mudanças. Como nos métodos acima, espere gastar pelo menos meia hora nisso. Estamos lidando com química úmida aqui, não portões de semicondutores; leva tempo.
Quanto mais "linear" o circuito com o qual você faz isso, maior a probabilidade de funcionar bem. As fontes de alimentação comutadas e os circuitos digitais provavelmente ficarão aborrecidos com a crescente tensão do trilho produzida por esse método. Alguns circuitos podem até se autodestruir nessas condições, porque são projetados com o pressuposto de que a tensão de alimentação sempre aumentará rapidamente de zero para seu valor operacional normal.
Se você possui um circuito digital alimentado por uma fonte de alimentação regulada linearmente, convém reformar a fonte de alimentação separadamente do circuito alimentado. Você pode colocar uma carga resistiva na saída da fonte de alimentação enquanto faz isso.
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A ESR foi mencionada como um meio de avaliar a qualidade do capacitor.
Na ausência de um medidor ESR, pode-se substituir um osciloscópio, o próprio cérebro e sistema de entrada óptica por um sinal de onda quadrada e um resistor. Muitos escopos têm saídas de calibração de onda quadrada como um bônus.
Aplique onda quadrada ao capacitor através de um resistor em série com valor adequado. [Gerador - série R - cap - terra. ]
Observe a tensão no capacitor com o osciloscópio.
Quando a onda quadrada é aplicada, a tensão do capacitor salta essencialmente instantaneamente devido ao divisor formado apenas pela ESR e pelo resistor em série.
Como a tensão através de um capacitor não pode mudar instantaneamente, o efeito inicial instantâneo será devido apenas ao ESR.
ESR ~~~ = Vstep_initial / Rseries x Vpp_square_wave.
Não é necessário lidar com isso quantitativamente - basta olhar para o escopo e observar que, para um lote de limites idênticos, um grande passo inicial comparado aos outros = limite inválido.
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