Шта је струја цурења кондензатора и како је смањити

Кондензатор је најчешћа компонента у електроници и користи се у скоро свим електроничким апликацијама. На тржишту је доступно много врста кондензатора за различите сврхе у било ком електронском колу. Доступни су у много различитих вредности, од 1 Пицо-Фарад до 1 Фарад кондензатор и Суперцапацитор. Кондензатори такође имају различите типове напона, као што су радни напон, радна температура, толеранција називне вредности и струја цурења.

Струја цурења кондензатора је пресудан фактор за примену, посебно ако се користи у енергетској електроници или аудио електроници. Различити типови кондензатора пружају различите оцене струје цурења. Поред избора савршеног кондензатора са одговарајућим цурењем, круг би такође требало да има могућност контроле струје цурења. Дакле, прво би требало да имамо јасно разумевање струје цурења кондензатора.

Однос са диелектричним слојем

Струја цурења кондензатора има директну везу са диелектриком кондензатора. Да видимо доњу слику -

Горња слика је интерна конструкција алуминијумског електролитског кондензатора. Алуминијумски електролитски кондензатор има неколико делова који су упаковани у компактну тесну амбалажу. Делови су анода, катода, електролит, изолатор диелектричног слоја итд.

Диелектрични изолатор обезбеђује изолацију проводне плоче унутар кондензатора. Али како на овом свету не постоји ништа савршено, изолатор није идеалан изолатор и има толеранцију изолације. Због тога ће кроз изолатор протећи врло мала количина струје. Ова струја се назива струја цурења.

Изолатор и проток струје могу се приказати помоћу једноставног кондензатора и отпорника.

Отпорник има врло високу вредност отпора, што се може идентификовати као отпор изолатораа кондензатор се користи за репликацију стварног кондензатора. Пошто отпорник има врло високу вредност отпора, струја која протиче кроз отпорник је врло мала, типично у одређеном броју наноампера. Отпор изолације зависи од врсте диелектричног изолатора јер различита врста материјала мења струју цурења. Ниска диелектрична константа пружа врло добар отпор изолације, што резултира врло малом струјом цурења. На пример, кондензатори типа полипропилен, пластика или тефлон су пример мале диелектричне константе. Али за те кондензаторе, капацитивност је врло мања. Повећањем капацитивности повећава се и диелектрична константа. Електролитички кондензатори обично имају врло висок капацитет, а струја цурења је такође велика.

Зависни фактори за струју пропуштања кондензатора

Струја цурења кондензатора углавном зависи од четири фактора:

1. Диелектрични слој
2. Температура околине
3. Чување температуре
4. Примењени напон

1. Диелектрични слој не ради исправно

Конструкција кондензатора захтева хемијски процес. Диелектрични материјал је главно одвајање између проводних плоча. Како је диелектрик главни изолатор, струја цурења има велике зависности. Стога, ако се диелектрик каље током процеса производње, то ће директно допринети повећању струје цурења. Понекад диелектрични слојеви имају нечистоће, што резултира слабошћу у слоју. Слабији диелектрик смањује проток струје што даље доприноси успореном процесу оксидације. И не само ово, већ и неправилно механичко напрезање доприносе диелектричној слабости кондензатора.

2. Температура околине

Кондензатор има оцену радне температуре. Радна температура може бити у распону од 85 степени Целзијуса до 125 степени Целзијуса или чак више. Како је кондензатор хемијски састављен, температура има директну везу са хемијским процесом унутар кондензатора. Струја цурења се генерално повећава када је температура околине довољно висока.

3. Складиштење кондензатора

Дуго складиштење кондензатора без напона није добро за кондензатор. Температура складиштења је такође важан фактор за струју цурења. Када се кондензатори чувају, електролитни материјал напада оксидни слој. Оксидни слој почиње да се раствара у електролитном материјалу. Хемијски поступак је различит за различите врсте електролитских материјала. Електролит на бази воде није стабилан, док инертни електролит на бази растварача доприноси мањој струји цурења због смањења оксидационог слоја.

Међутим, ова струја цурења је привремена, јер кондензатор има својства самоизлечења када се примени на напон. Током излагања напону, оксидациони слој почиње да се обнавља.

4. Примењени напон

Сваки кондензатор има напон напона. Стога је употреба кондензатора изнад номиналног напона лоша ствар. Ако се напон повећа, повећава се и струја цурења. Ако је напон на кондензатору већи од називног напона, хемијска реакција унутар кондензатора ствара гасове и разграђује електролит.

Ако се кондензатор чува дуже време, на пример годинама, кондензатор је потребно вратити у радно стање пружањем називног напона неколико минута. Током ове фазе, оксидациони слој се поново изградио и враћа кондензатор у функционалну фазу.

Како смањити струју пропуштања кондензатора да бисте побољшали животни век кондензатора

Као што је горе речено, кондензатор зависи од многих фактора. Прво питање је како се израчунава век кондензатора? Одговор је израчунавањем времена до истека електролита. Електролит троши оксидациони слој. Струја цурења је примарна компонента за мерење колицине оксидационог слоја.

Због тога је смањење струје цурења у кондензатору главна кључна компонента за живот кондензатора.

1. Производња или производни погон је прво место животног циклуса кондензатора где се кондензатори пажљиво производе за струју са малим цурењем. Потребно је предузети мере предострожности да диелектрични слој не буде оштећен или отежан.

2. Друга фаза је складиштење. Кондензаторе треба чувати на одговарајућој температури. Неправилна температура утиче на електролит кондензатора што додатно смањује квалитет оксидационог слоја. Обавезно користите кондензаторе на одговарајућој температури околине, нижој од максималне вредности.

3. У трећој фази, када је кондензатор залемљен на плочи, температура лемљења је кључни фактор. Јер за електролитске кондензаторе температура лемљења може постати довољно висока, више од тачке кључања кондензатора. Температура лемљења утиче на диелектричне слојеве преко оловних пинова и слаби оксидациони слој што резултира великом струјом цурења. Да би се то превазишло, сваки кондензатор долази са листом података у коме произвођач пружа безбедну оцену температуре лемљења и максимално време излагања. Треба бити опрезан у погледу тих оцена за безбедан рад одговарајућег кондензатора. Ово се такође односи на кондензаторе уређаја за површинско монтирање (СМД), вршна температура поновног лемљења или лемљења таласима не би требало да прелази максимално дозвољену вредност.

4. Како је напон кондензатора важан фактор, напон кондензатора не би требало да прелази називни напон.

5. Балансирање кондензатора у серијском повезивању. Веза кондензатор серија је мало сложен посао да избалансира струје цурења. То је због неравнотеже струје цурења која дели напон и раздваја кондензаторе. Подељени напон може бити различит за сваки кондензатор и може постојати шанса да напон на одређеном кондензатору пређе номинални напон и кондензатор почне да не ради.

Да би се превазишла ова ситуација, два појединачна отпорника додана су преко појединачног кондензатора да би се смањила струја цурења.

На доњој слици приказана је техника балансирања где су два кондензатора у серији уравнотежена помоћу отпорника велике вредности.

Техником балансирања може се контролисати разлика напона под утицајем струје цурења.