цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое ток утечки конденсатора и как его уменьшить

Что такое ток утечки конденсатора и как его уменьшить

Автор: Mike(admin) от 3-05-2019, 05:15

Ток утечки конденсатора: причины и особенности


Конденсатор является наиболее распространенным компонентом в электронике и используется почти во всех электронных устройствах. Есть много типов конденсаторов, доступных на рынке для различных целей в любой электронной схеме. Они доступны во многих различных значениях емкости от 1 пикофарадного до 1-фарадного конденсатора и суперконденсатора (ионистора). Конденсаторы также имеют различные типы характеристик, такие как рабочее напряжение, рабочая температура, допуск на номинальное значение и ток утечки.


Что такое ток утечки конденсатора и как его уменьшить

Ток утечки конденсатора является критическим фактором для применения, особенно если он используется в силовой электронике или аудиоэлектронике. Различные типы конденсаторов обеспечивают разные значения тока утечки. Помимо выбора идеального конденсатора с надлежащей утечкой, цепь также должна иметь возможность контролировать ток утечки. Итак, сначала мы должны иметь четкое понимание тока утечки конденсатора.


Ток утечки конденсатора имеет прямую связь с диэлектриком конденсатора. Давайте посмотрим на следующее изображение.


Что такое ток утечки конденсатора и как его уменьшить

Это изображение представляет собой внутреннюю конструкцию алюминиевого электролитического конденсатора. Алюминиевый электролитический конденсатор состоит из нескольких частей, которые заключены в компактную герметичную упаковку. Эти части: анод, катод, электролит, диэлектрический слой изолятора и т. д.


Диэлектрический изолятор обеспечивает изоляцию проводящей пластины внутри конденсатора. Но поскольку в этом мире нет ничего идеального, изолятор не является идеальным изолятором и имеет допуск на изоляцию. Из-за этого через изолятор будет проходить очень небольшое количество тока. Этот ток называется током утечки.


Такое протекание тока может быть продемонстрировано с помощью схемы простого конденсатора и резистора.


Что такое ток утечки конденсатора и как его уменьшить

Резистор имеет очень высокое значение сопротивления, которое можно идентифицировать как сопротивление изолятора, а конденсатор используется для воспроизведения фактического конденсатора. Поскольку резистор имеет очень высокое значение сопротивления, ток, протекающий через резистор, очень низкий, как правило, в нескольких наноампер. Сопротивление изоляции зависит от типа диэлектрического изолятора, поскольку различные типы материалов изменяют ток утечки. Низкая диэлектрическая постоянная обеспечивает очень хорошее сопротивление изоляции, что приводит к очень низкому току утечки. Например, конденсаторы полипропиленового, пластикового или тефлонового типа являются примером низкой диэлектрической проницаемости. Но для этих конденсаторов емкость меньше. Увеличение емкости также увеличивает диэлектрическую проницаемость. Электролитические конденсаторы обычно имеют очень высокую емкость, и ток утечки также высок.


От чего зависит ток утечки конденсатора


Ток утечки конденсатора обычно зависит от следующих четырех факторов: диэлектрический слой, температура окружающей среды, температура хранения, приложенное напряжение. Рассмотрим влияние этих факторов на ток утечки.


Конструкция конденсатора требует химического процесса. Диэлектрический материал является основным разделением между проводящими пластинами. Поскольку диэлектрик является главным изолятором, ток утечки имеет с ним большие зависимости. Поэтому, если диэлектрик закаливается в процессе производства, это будет непосредственно способствовать увеличению тока утечки. Иногда в диэлектрических слоях присутствуют примеси, что приводит к слабости слоя. Более слабый диэлектрик уменьшает ток, что также способствует медленному процессу окисления. Не только это, но и неправильное механическое напряжение также способствуют диэлектрической слабости в конденсаторе.


Конденсатор имеет рейтинг рабочей температуры. Максимальная рабочая температура может варьироваться от 85 градусов Цельсия до 125 градусов Цельсия или даже больше. Поскольку конденсатор представляет собой химически составленное устройство, температура имеет прямую связь с химическим процессом внутри конденсатора. Ток утечки обычно увеличивается, когда температура окружающей среды достаточно высока.


Хранение конденсатора в течение длительного времени без напряжения – плохо для конденсатора. Температура хранения также является важным фактором для тока утечки. Когда конденсаторы хранятся, оксидный слой подвергается воздействию материала электролита. Оксидный слой начинает растворяться в материале электролита. Химический процесс отличается для разных типов электролита. Электролит на водной основе нестабилен, тогда как инертный электролит на основе растворителя обеспечивает меньший ток утечки из-за уменьшения окислительного слоя.


Каждый конденсатор имеет номинальное напряжение. Поэтому использование конденсатора выше номинального напряжения – это плохо. Если напряжение увеличивается, ток утечки также увеличивается. Если напряжение на конденсаторе выше номинального напряжения, химическая реакция внутри конденсатора создает газы и разлагает электролит.


Если конденсатор хранится в течение длительного времени, например, в течение многих лет, конденсатор необходимо восстановить в рабочее состояние, обеспечив номинальное напряжение в течение нескольких минут. На этой стадии окислительный слой снова накапливается и восстанавливает конденсатор в функциональной стадии.


Как уменьшить ток утечки конденсатора


Как обсуждалось ранее, конденсатор имеет зависимости от многих факторов. Первый вопрос: как рассчитывается срок службы конденсатора? Ответ заключается в подсчете времени до истечения электролита. Электролит расходуется окислительным слоем. Ток утечки является основным компонентом для измерения степени загрязнения окислительного слоя. Следовательно, уменьшение тока утечки в конденсаторе является основным ключевым компонентом для срока службы конденсатора.


Производство или производственная установка – это первое место в жизненном цикле конденсаторов, где конденсаторы тщательно изготавливаются для обеспечения низкого тока утечки. Необходимо принять меры предосторожности, чтобы диэлектрический слой не был поврежден.


Второй этап – хранение. Конденсаторы должны храниться при надлежащей температуре. Неправильная температура влияет на электролит конденсатора, что еще более ухудшает качество окислительного слоя. Убедитесь, что конденсаторы хранятся при надлежащей температуре окружающей среды, меньше максимальной величины.


На третьем этапе, когда конденсатор припаян на плате, температура пайки является ключевым фактором. Потому что для электролитических конденсаторов температура пайки может стать достаточно высокой, превышающей температуру кипения конденсатора. Температура пайки влияет на диэлектрические слои на свинцовых выводах и ослабляет окислительный слой, что приводит к высокому току утечки. Чтобы преодолеть это, каждый конденсатор поставляется с паспортом, где производитель указывает безопасную температуру пайки и максимальное время выдержки. Нужно быть осторожным с этими оценками для безопасной работы соответствующего конденсатора. Это также применимо к конденсаторам поверхностного монтажа (SMD), пиковая температура пайки оплавлением или волной не должна превышать максимально допустимого значения.


Поскольку напряжение на конденсаторе является важным фактором, напряжение на конденсаторе не должно превышать номинальное напряжение.


Не менее важна балансировка конденсатора в последовательном соединении. Последовательное соединение конденсаторов представляет собой сложную работу по балансировке тока утечки. Это связано с дисбалансом тока утечки, делением напряжения и разделением между конденсаторами. Раздельное напряжение может быть различным для каждого конденсатора, и может быть вероятность того, что напряжение на конкретном конденсаторе может быть больше, чем номинальное напряжение, и конденсатор начнет работать со сбоями.


Чтобы преодолеть эту проблему, два отдельных резистора добавляются параллельно конденсаторам, чтобы уменьшить ток утечки. На рисунке ниже показана методика балансировки, при которой два последовательно соединенных конденсатора уравновешиваются с помощью высококачественных резисторов.


Что такое ток утечки конденсатора и как его уменьшить

Используя метод балансировки, можно регулировать разницу напряжения, которая влияет на ток утечки.




© digitrode.ru


Теги: конденсатор



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий