Co je to svodový proud kondenzátoru a jak ho snížit

Kondenzátor je nejběžnější součástí v elektronice a používá se téměř ve všech aplikacích elektroniky. Na trhu existuje mnoho typů kondenzátorů pro různé účely v jakémkoli elektronickém obvodu. Jsou k dispozici v mnoha různých hodnotách od 1 Pico-Farad po 1 Farad kondenzátor a Supercapacitor. Kondenzátor má také různé typy jmenovitých hodnot, jako je pracovní napětí, pracovní teplota, tolerance jmenovité hodnoty a svodový proud.

Svodový proud kondenzátoru je rozhodujícím faktorem pro aplikaci, zejména pokud se používá v výkonové elektronice nebo audio elektronice. Různé typy kondenzátorů poskytují různé hodnoty svodového proudu. Kromě výběru dokonalého kondenzátoru se správným únikem by obvod měl mít také schopnost řídit únikový proud. Nejprve bychom tedy měli jasně pochopit únikový proud kondenzátoru.

Vztah s dielektrickou vrstvou

Svodový proud kondenzátoru má přímý vztah s dielektrikum kondenzátoru. Podívejme se na níže uvedený obrázek -

Výše uvedený obrázek je vnitřní konstrukcí hliníkového elektrolytického kondenzátoru. Hliníkový elektrolytický kondenzátor má několik částí, které jsou zapouzdřeny v kompaktním těsném obalu. Díly jsou anoda, katoda, elektrolyt, izolátor dielektrické vrstvy atd.

Dielektrický izolátor zajišťuje izolaci vodivé desky uvnitř kondenzátoru. Ale protože na tomto světě není nic dokonalého, izolátor není ideálním izolátorem a má izolační toleranci. Z tohoto důvodu protéká izolátorem velmi malé množství proudu. Tento proud se nazývá svodový proud.

Izolátor a tok proudu lze demonstrovat pomocí jednoduchého kondenzátoru a odporu.

Rezistor má velmi vysokou hodnotu odporu, kterou lze identifikovat jako odpor izolátorua kondenzátor se používá k replikaci skutečného kondenzátoru. Protože rezistor má velmi vysokou hodnotu odporu, je proud protékající rezistorem velmi nízký, typicky v řadě nanoampérů. Izolační odpor závisí na typu dielektrického izolátoru, protože jiný typ materiálů mění svodový proud. Nízká dielektrická konstanta poskytuje velmi dobrý izolační odpor, což má za následek velmi nízký svodový proud. Například kondenzátory typu polypropylen, plast nebo teflon jsou příkladem nízké dielektrické konstanty. Ale u těchto kondenzátorů je kapacita mnohem menší. Zvýšení kapacity také zvyšuje dielektrickou konstantu. Elektrolytické kondenzátory mají obvykle velmi vysokou kapacitu a svodový proud je také vysoký.

Závislé faktory pro svodový proud kondenzátoru

Únikový proud kondenzátoru obecně závisí na následujících čtyřech faktorech:

1. Dielektrická vrstva
2. Teplota okolí
3. Skladování teploty
4. Aplikované napětí

1. Dielektrická vrstva nefunguje správně

Konstrukce kondenzátoru vyžaduje chemický proces. Dielektrický materiál je hlavní separací mezi vodivými deskami. Protože dielektrikum je hlavním izolátorem, má s ním svodový proud velké závislosti. Pokud je tedy dielektrikum během výrobního procesu temperováno, přímo to přispěje ke zvýšení svodového proudu. Někdy mají dielektrické vrstvy nečistoty, což vede ke slabosti vrstvy. Slabší dielektrikum snižuje tok proudu, což dále přispívá k procesu pomalé oxidace. Nejen to, ale nesprávné mechanické namáhání také přispívá k dielektrické slabosti kondenzátoru.

2. Okolní teplota

Kondenzátor má jmenovitou pracovní teplotu. Pracovní teplota se může pohybovat od 85 stupňů Celsia do 125 stupňů Celsia nebo i více. Protože kondenzátor je chemicky složené zařízení, má teplota přímý vztah s chemickým procesem uvnitř kondenzátoru. Svodový proud se obecně zvyšuje, když je okolní teplota dostatečně vysoká.

3. Skladování kondenzátoru

Dlouhodobé skladování kondenzátoru bez napětí není pro kondenzátor dobré. Teplota skladování je také důležitým faktorem pro unikající proud. Když jsou kondenzátory skladovány, vrstva oxidu je napadena elektrolytickým materiálem. Oxidová vrstva se začne v elektrolytickém materiálu rozpouštět. Chemický proces se u různých typů elektrolytických materiálů liší. Elektrolyt na bázi vody není stabilní, zatímco elektrolyt na bázi inertního rozpouštědla přispívá menším svodovým proudem v důsledku redukce oxidační vrstvy.

Tento svodový proud je však dočasný, protože kondenzátor má samoléčebné vlastnosti při připojení k napětí. Během vystavení napětí se oxidační vrstva začne regenerovat.

4. Aplikované napětí

Každý kondenzátor má jmenovité napětí. Proto je použití kondenzátoru nad jmenovité napětí špatná věc. Pokud se napětí zvýší, zvýší se také svodový proud. Pokud je napětí na kondenzátoru vyšší než jmenovité napětí, chemická reakce uvnitř kondenzátoru vytváří plyny a degraduje elektrolyt.

Pokud je kondenzátor skladován po dlouhou dobu, například po celá léta, je třeba kondenzátor obnovit do provozního stavu poskytnutím jmenovitého napětí po dobu několika minut. Během této fáze se oxidační vrstva znovu vytvořila a obnovila kondenzátor ve funkčním stupni.

Jak snížit únikový proud kondenzátoru a zlepšit tak životnost kondenzátoru

Jak je uvedeno výše, kondenzátor má závislosti s mnoha faktory. První otázkou je, jak se počítá životnost kondenzátoru? Odpověď spočívá v výpočtu doby do vyčerpání elektrolytu. Elektrolyt je spotřebován oxidační vrstvou. Svodový proud je primární složkou pro měření toho, jak moc je oxidační vrstva omezena.

Proto je snížení svodového proudu v kondenzátoru hlavní klíčovou složkou po dobu životnosti kondenzátoru.

1. Výroba nebo výrobní závod je prvním místem životního cyklu kondenzátoru, kde se kondenzátory pečlivě vyrábějí pro nízký svodový proud. Je třeba přijmout preventivní opatření, aby dielektrická vrstva nebyla poškozena nebo narušena.

2. Druhou fází je skladování. Kondenzátory musí být skladovány při správné teplotě. Nesprávná teplota ovlivňuje elektrolyt kondenzátoru, což dále zhoršuje kvalitu oxidační vrstvy. Ujistěte se, že kondenzátory provozujete při správné okolní teplotě, nižší než maximální hodnota.

3. Ve třetí fázi, kdy je kondenzátor připájen na desku, je klíčovým faktorem teplota pájení. Protože u elektrolytických kondenzátorů může být teplota pájení dostatečně vysoká, více než teplota varu kondenzátoru. Teplota pájení ovlivňuje dielektrické vrstvy napříč olovými kolíky a oslabuje oxidační vrstvu, což vede k vysokému svodovému proudu. K překonání tohoto problému je každý kondenzátor vybaven datovým listem, kde výrobce poskytuje bezpečné hodnocení teploty pájení a maximální dobu expozice. Je třeba dávat pozor na tyto jmenovité hodnoty pro bezpečný provoz příslušného kondenzátoru. To platí také pro kondenzátory SMD (Surface Mount Device), špičková teplota pájení přetavením nebo pájení vlnou by neměla překročit maximální povolenou hodnotu.

4. Protože napětí kondenzátoru je důležitým faktorem, nemělo by napětí kondenzátoru překročit jmenovité napětí.

5. Vyvážení kondenzátoru v sériovém zapojení. Připojení řady kondenzátorů je trochu složitá práce pro vyvážení svodového proudu. To je způsobeno nerovnováhou svodového proudu, který rozděluje napětí a rozděluje se mezi kondenzátory. Rozdělené napětí se může u každého kondenzátoru lišit a může existovat šance, že napětí na konkrétním kondenzátoru může být vyšší než jmenovité napětí a kondenzátor začne fungovat nesprávně.

K překonání této situace jsou ke každému kondenzátoru přidány dva vysoce hodnotné odpory, aby se snížil svodový proud.

Na následujícím obrázku je vyvažovací technika zobrazena tam, kde jsou dva kondenzátory v sérii vyváženy pomocí vysoce hodnotných rezistorů.

Použitím vyrovnávací techniky lze regulovat rozdíl napětí ovlivněný svodovým proudem.