Почему выходят из строя конденсаторы - ProDemio.ru

Почему выходят из строя конденсаторы

Почему выходят из строя конденсаторыСнижение производительности конденсатора может возникнуть в результате:

и) короткое замыкание внутри него;

б) обрыв цепи внутри;

в) увеличить ток утечки;

г) снижение емкости.

Обрыв конденсатора можно обнаружить с помощью омметра, измерителя емкости или испытательной схемы.

Для примерной проверки пригодности конденсаторов можно порекомендовать их проверку с помощью измерителей сопротивления (омметр, комбинированный прибор — мультиметр).

Методика проверки следующая:

1) один из проводов конденсатора необходимо отделить (припаять) от цепи;

2) измерительный прибор настроен на измерения в диапазоне десятков и сотен килоомов или даже мегамов;

3) щупы мультиметра прикладываются к выводам конденсатора.

При этом для конденсаторов большой емкости от нескольких десятков до нескольких тысяч микрофарад будет характерен первоначальный бросок стрелки прибора в «ноль» (в момент прохождения максимального тока заряда), сопровождаемый по отклонению стрелки в сторону знака «бесконечность»;

4) показание омметра не менее 100 кОм будет соответствовать удовлетворительному состоянию диэлектрика конденсатора;

5) при обрыве конденсатора большой емкости (10 — 100 мкФ) стрелка прибора сразу устанавливается на знак «бесконечность»;

6) для конденсаторов малой емкости практически невозможно определить наличие обрыва с помощью омметра, так как измерительный прибор покажет короткое замыкание, если произошел разрыв изоляции, или бесконечно высокое сопротивление, если конденсатор в хорошем состоянии или обрыв цепи.

Почему выходят из строя конденсаторыПри подозрении на обрыв цепи такие конденсаторы обычно заменяют.

Обрыв цепи внутри конденсатора определяется измерительной схемой, состоящей из последовательно соединенного конденсатора, амперметра переменного тока и резистора, ограничивающего ток через устройство.

Схема подключена к источнику переменного тока, напряжение которого не должно превышать 20% от номинального напряжения конденсатора. Отсутствие тока в цепи указывает на разрыв цепи.

Увеличение тока утечки определяется повторным подключением омметра к выводам конденсатора.

При первом подключении стрелка устройства отклонится за счет зарядного тока, а затем вернется в исходное положение.

Если при последующих подключениях, повторяющихся с интервалом в несколько секунд, отклонения стрелки повторяются, это означает, что конденсатор имеет более высокий ток утечки.

Уменьшение емкости, которое чаще всего происходит с электролитическими конденсаторами, определяется путем сравнения номинальной емкости с фактической, измеренной с помощью специальных мостов или схем и некоторых типов мультиметров.

А вот читатель о тонкостях управления транзистором: как управлять транзистором.

Причины «поломок» электролитических конденсаторов и их устранение.

Неисправные электролитические конденсаторы, которые обычно используются в электрических цепях, могут быть одной из причин отказа компьютера. Электролитические конденсаторы отличаются от других конденсаторов тем, что в алюминиевом корпусе содержится жидкость (электролит), которая проводит ток при приложении напряжения. Почти во всех электрических цепях источника питания используются конденсаторы в фильтрах. Ток после выпрямителя не идеален, пульсации все равно заметны. Но короткие падения напряжения, вызванные пульсациями, могут быть компенсированы конденсатором, который действует как дополнительный источник напряжения, стабилизируя приложенное напряжение. Электролиты, используемые в конденсаторах, имеют низкое внутреннее сопротивление и должны иметь отличную проводимость. Для увеличения проводимости электролита (состоящего в основном из диспергаторов) необходимо использовать добавки. И одна из таких добавок — вода. Недостаточно очищенная вода взаимодействует с алюминиевым корпусом конденсатора, вызывая коррозию. Это создает газы, которые создают внутреннее давление, и конденсатор начинает разбухать. На верхней поверхности конденсатора есть специальные выемки, которые открываются при слишком высоком давлении, позволяя газу выходить. Иногда насечки не помогают и конденсатор взрывается. То же самое происходит при подаче слишком высокого напряжения. Кроме того, электролит, который был в конденсаторе, может вытечь на материнскую плату и вызвать короткое замыкание. Электролит может изменить свое физическое состояние и просто испариться. Кроме того, это может происходить не только в работающей системе, но и когда система выключена или материнская плата обычно хранится отдельно. Не только такие компоненты, как память или процессоры, выигрывают от хорошего охлаждения в корпусе компьютера. Хорошее охлаждение также продлевает срок службы конденсаторов, поскольку вероятность испарения зависит от температуры окружающей среды. Падение температуры на 10 ° C удваивает срок службы конденсатора. Обычно неисправный конденсатор можно распознать по последствиям взрыва. Вздутие или даже нарушение целостности сигнализирует о том, что конденсатор скоро выйдет из строя (если он еще работает). Иногда резиновую прокладку, закрывающую дно конденсатора, выталкивают из газа. А вот конденсаторы, электролит которых испарился и не оставил следов на алюминиевом корпусе, найти очень сложно. Если конденсатор высыхает, его емкость также уменьшается, измерив емкость и сравнив ее с указанной на конденсаторе, можно справиться с этой проблемой (обычно для измерения емкости конденсатора используют мультиметр).

Твердотельные конденсаторы. Прочные CAP (рис. 1) стали основным продуктом материнских плат высокого класса, предлагая низкий ESR и 10-летний срок службы благодаря алюминиевому сердечнику. Эти конденсаторы обеспечивают непревзойденную стабильность и позволяют более эффективно использовать энергию, выделяя меньше нежелательного тепла и снижая потенциальный риск утечки, связанный с более старыми электролитическими конденсаторами. Использование Solid CAP устранило проблему взрыва конденсатора и значительно увеличило срок его службы.

Hi-c CAP (полимеризованный конденсатор с высокой проводимостью) с танталовым сердечником часто используется в аэрокосмической и военной продукции и устанавливается на материнских платах в области ШИМ ЦП для обеспечения максимальной мощности. Например, в обвязке регулятора мощности старой модели MSI P67A-GD65 (в линейке материнских плат для платформы LGA 1155) используются качественные элементы, в частности, вместо уже традиционных твердотельных конденсаторов на плате, их новая модификация Hi-c Cap с другим корпусом, улучшенными электрическими характеристиками (или, например, полимерно-алюминиевые конденсаторы LowESR с пониженным паразитным сопротивлением). Благодаря содержанию в сердечнике редкометалла тантала, эти конденсаторы не только выдерживают чрезвычайно низкие и высокие рабочие температуры, но и в 8 раз дольше обычных твердотельных конденсаторов. Для разгона или тяжелых рабочих нагрузок они обеспечивают максимальную стабильность и производительность.

MSI использует CAP Hi-c нового поколения во всех своих материнских платах. Они будут использоваться как в восьмифазном блоке питания процессора, так и в двухфазном блоке питания памяти. Новые твердотельные конденсаторы продлят срок службы карты и расширят возможности разгона. Среди других особенностей — высокая проводимость, поддержка механизма самовосстановления и, благодаря плоской форме (рис. 2), отсутствие проблем с радиаторами и видеокартами.

MSI уже использовала Hi-c Caps в своих картах Big Bang Trinergy (с NF200) и Big Bang Fuzion (с Hydra 200), а также в ряде проприетарных видеокарт. В заключение отметим отличные электрические характеристики Hi-c CAP :

— чрезвычайно высокая проводимость благодаря низкому ESR;
— Отличные тепловые характеристики, гарантирующие, что на проводимость не влияют температурные изменения, возникающие при разгоне, в отличие от LN2, поскольку твердотельные конденсаторы предыдущего поколения чувствительны к температуре;
— уникальный механизм самовосстановления;
— Конденсаторы Hi-c CAP не только незначительно подвержены влиянию температуры и обладают высокой эффективностью передачи тока, но также имеют в 15 раз меньшие токи утечки;
— Конденсаторы Hi-c CAP имеют срок службы в 8 раз дольше обычных твердотельных конденсаторов (даже при постоянно высокой температуре до 85 ° C их можно использовать в течение 16 лет);
— Благодаря своей плоской форме они никогда не будут создавать механических проблем с радиаторами или картами VGA, которые конфликтуют с твердотельными конденсаторами предыдущего поколения.

MSI — первый производитель материнских плат, использующий 100% Hi-c конденсаторы вместо традиционных твердотельных конденсаторов.

Теория

Почему выходят из строя конденсаторыЧаще всего при ремонте компьютеров и компьютерной техники — в блоках питания, материнских платах компьютеров, видеокартах, мониторах, принтерах и других устройствах — можно найти поврежденные вздувшиеся конденсаторы, в которых произошла утечка электролита и их хранение разрушено.

Конденсаторы представляют собой рулоны (или стопки) фольги, разделенные диэлектриком. В электролитических конденсаторах один электрод (анод) представляет собой фольгу, а другой (катод) — электролит. Тонкая оксидная пленка, нанесенная на анод, действует как диэлектрик. Чтобы понять, почему конденсаторы выходят из строя, составим примерную эквивалентную схему конденсатора.

Почему выходят из строя конденсаторы

Следовательно, конденсатор имеет как активное сопротивление r (эквивалентное последовательное сопротивление, или с научной точки зрения ESR), так и сопротивление утечки R, а также индуктивность L, обусловленную спиральным сэндвичем. Условное обозначение схемы состоит в том, что в действительности схема представляет собой «длинную строку», вычисление которой чрезвычайно сложно.

Почему возникает взрыв конденсатора

Дело в том, что эти конденсаторы расположены в цепи импульсной цепи питания и служат для сглаживания пульсаций с частотой в десятки килогерц. В принципе, из-за пульсации через конденсаторы протекает переменный ток, который немного нагревает внутреннее сопротивление. На низкой частоте этот нагрев небольшой, а конденсатор холодный. Закипание происходит, когда рассеиваемая мощность больше рассеиваемой. Так почему же происходит нагрев, из-за которого закипает электролит и происходит взрыв, и какую роль в нагреве играет индуктивность?

В импульсных схемах, если посмотреть в осциллограф, можно увидеть, что в момент переключения транзисторов происходит затухающий колебательный процесс, причем величина выброса очень значительна, а частота колебательного процесса велика. Высокочастотная составляющая хорошо передается конденсатором, это также основная причина нагрева конденсатора. При чем здесь индуктивность? А индуктивность является причиной колебаний, потому что она является частью колебательного контура LC. Следовательно, чем больше паразитная индуктивность конденсатора, тем больше энергия высокочастотной колебательной составляющей, которая выделяется внутри конденсатора. Во избежание взрыва на корпусе конденсатора сделаны насечки, которые позволяют выходить парам горячего электролита.

Как выбирать конденсаторы для замены

1. Нужно брать качественную продукцию с низким ESR и индуктивностью. Они дороже, но меньше нагреваются и гораздо реже взрываются. Кроме того, существует понятие «реактивная мощность конденсатора» — мощность, которую конденсатор способен выдержать, проходя через себя, и которая зависит от тангенса угла потерь диэлектрика и размера конденсатора. То есть, чем больше размер конденсатора, тем больше рассеиваемая мощность и больше реактивная мощность.

2. Можно поставить небольшие керамические конденсаторы параллельно электролитическим конденсаторам.

3. Если скачки напряжения попадают в отрицательную область, поможет обратный диод, который не позволит обратному току «сжечь» полярный конденсатор при приложении обратного напряжения.

Срок службы электролитических конденсаторов ограничен из-за химических изменений в диэлектрике и зависит от того, насколько близко выбрано рабочее напряжение к максимуму. Другими словами, чем выше мы выбираем максимальное напряжение конденсатора, тем дольше он прослужит.

Пайка конденсаторов на материнской плате в нашем компьютерном центре обычно стоит 1000 рублей, вместе с работой по разборке и сборке компьютера.

Правда о конденсаторах

Однако наиболее правдоподобная версия массового выхода из строя электролитических конденсаторов другая — технологическая. В пользу этой версии говорит тот факт, что взрываются в основном конденсаторы конкретных китайских компаний.

История проблемы. Некоторые китайские компании не захотели покупать патенты на производство электролитических конденсаторов и разработали собственную технологию, особенно формулу электролита. Однако формула оказалась нестабильной. Через несколько лет их электролит под воздействием рабочих факторов (одним из наиболее важных является повышение рабочей температуры и напряжения) изменяет свои электрические параметры, в частности сопротивление. В результате через несколько лет конденсаторы вздулись из-за кипения электролита.

Поэтому самое главное при замене конденсаторов — заменить их качественными конденсаторами, произведенными надежной компанией.

admin
Оцените автора
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.