48 V endüstriyel güç kaynağı için toplu kapasitör seçtiğinizi düşünün. Kararlı durum rayı 52 V ölçer ve yük adımlı geçişler 58 V'a kadar çınlar. 63 V'luk bir kapasitör yeterince yakın görünüyor, 75 V'luk bir kısım daha güvenli görünüyor ve her ikisi de kapasitörün gerçek arıza voltajının çok altında. O halde tasarım sorusu, parçanın 58 V'ta hayatta kalıp kalamayacağı değildir. Neredeyse kesinlikle hayatta kalabilir. Asıl soru, bu görünür boşluk payı karşılığında ne kadar uzun vadeli güvenilirliği feda etmeye istekli olduğunuzdur.
Bir elektrolitik kapasitördeki arıza voltajı, alüminyum oksit dielektrikin yalıtkan olarak davranmayı bırakıp iletken olmaya başladığı voltajdır. Anot folyosu üzerinde büyüyen oksit tabakasının kalınlığı tarafından belirlenen fiziksel bir sınırdır. Nominal voltaj, aşırı gerilim ve geçici voltaj da dahil olmak üzere kapasitör üzerinde yazılı olan her voltaj değeri, dielektrikin güvenli bir şekilde bu sınırın altında tutulması için mevcuttur. Bu makalede bu sınırın nasıl belirlendiği, bu sınır aşıldığında ne olacağı ve doğru marjla bir voltaj değerinin nasıl seçileceği açıklanmaktadır.
Elektrolitik Kondansatörde Arıza Gerilimi Nedir?
Alüminyum elektrolitik kapasitörler, kazınmış anot folyosunun yüzeyinde elektrokimyasal olarak oluşturulan ince bir alüminyum oksit (Al2O3) tabakasında yükü depolar. Şekillendirme işlemi sırasında oksit, kabaca volt başına 1,2 ila 1,5 nanometre oranında, uygulanan şekillendirme voltajıyla orantılı bir kalınlığa kadar büyür. Bu nedenle, 100 V anma gerilimine sahip bir kapasitör, 120 ila 150 nm aralığında bir oksit tabakası taşır ve bu kalınlık, dielektrikin arıza gerilimini belirleyen ana faktördür.
İleri bir DC voltajı uygulandığında, oksit tabakasının anot ile elektrolit arasındaki elektrik alanını tutması gerekir. Voltaj yeterince yükselirse alan oksidin dielektrik gücünü aşar. Elektronlar mikroskobik kusurlar boyunca tünel açmaya başlar, kaçak akım keskin bir şekilde yükselir ve bunu lokal ısınma takip eder. Islak, sıvı elektrolit kapasitörde ısı, elektroliti parçalayabilir ve gaz üretebilir. Katı bir polimer kapasitörde, aynı aşırı gerilim daha sıklıkla sert bir kısa devreye neden olur.
Oksit kalınlığı üretimin sonunda sabitlendiğinden, bitmiş bir kapasitörün arıza voltajı, sıcaklık veya dalgalanma ile değişen bir değer değil, fiziksel bir özelliktir. Yayınlanan derecelendirmeler, bunun altında kasıtlı bir marjla seçilir.
Nominal Gerilim, Aşırı Gerilim ve Arıza Gerilimi: Nasıl İlişkilidir?
Nominal voltaj, kapasitörün tüm ömür, dalgalanma ve sızıntı özelliklerini karşılarken nominal sıcaklığında işlemek üzere tasarlandığı maksimum sürekli DC voltajıdır. Dalgalanma gerilimi, kondansatörün kısa süreliğine tolere edebileceği, tekrarı olmayan bir aşırı gerilimdir ve her seri için ayrı ayrı tanımlanır. Her ikisi de dielektrik bozulma sınırının oldukça altına yerleştirilir.
| Parametre | Anlamı | Arıza voltajıyla ilişki |
|---|---|---|
| Nominal gerilim (DC) | Kapasitörün ömrünü ve dalgalanma özelliklerini karşıladığı nominal sıcaklıktaki maksimum sürekli DC gerilimi | Tipik olarak arıza voltajının yüzde 60 ila 80'i |
| Aşırı gerilim | Kapasitörün kısa, tanımlanmış bir süre boyunca hayatta kalabileceği maksimum tekrarlanmayan aşırı gerilim | Nominal gerilim ile arıza gerilimi arasında |
| Geçici voltaj | Anahtarlama, yük adımları veya sistem olayları sırasında kapasitörün görebileceği kısa süreli voltaj yükselmesi | Nominal voltajın üstünde ancak yine de arıza voltajının altında |
| Arıza gerilimi | Alüminyum oksit dielektrikin yalıtım özelliğini kaybettiği ve akımı ilettiği voltaj | Fiziksel sınırın kendisi |
Tipik bir alüminyum elektrolitik kapasitör için nominal voltaj, arıza voltajının yüzde 60 ila 80'i arasındadır. Örneğin 63 V'luk nominal bir parça yaklaşık 85 ila 100 V'a kadar bozulmayabilir. Bu dahili marj, kapasitörün dalgalanma testlerine, voltaj yükselmelerine ve kısa aşırı voltaj olaylarına anında arıza olmadan dayanmasını sağlayan şeydir. Kullanılabilir derecelendirme olarak değerlendirilmemelidir.
Arıza Gerilimi Aşıldığında Ne Olur?
Nominal voltajın üzerinde ancak arıza sınırının altında çalışmak anında ölümcül değildir ancak zararlıdır. Sızıntı akımı artar, oksit tabakası artan alan gerilimine maruz kalır ve elektrolit daha hızlı tüketilir. Arıza noktasına yakın tekrarlanan geziler, kapasitansı kademeli olarak azaltır ve sıvı-elektrolit kısmında ölçülebilir yaşam kaybına dönüşen ESR'yi artırır.
Arıza voltajının aşılması farklı bir olaydır. Oksitteki en zayıf nokta artan bir akım taşır ve lokal sıcaklık daha fazla bozulmaya neden olur. Islak alüminyum elektrolitik kapasitörlerde küçük bir kusur kendiliğinden iyileşebilir çünkü ısı, hasarlı bölgede oksidi yeniden üretir. Daha yüksek enerji mevcut olduğunda, gaz üretimi basınç menfezini açar ve kapasitör tahrip olur. Katı polimer kapasitörlerin bu modda neredeyse hiç kendi kendini iyileştirme özelliği yoktur ve arızaları genellikle dahili bir kısa devredir.
Ters polarite ayrı bir arıza durumu olarak ele alınmalıdır. Anahtar oksit tabakası yalnızca anotta bulunur, dolayısıyla ters voltaj katot folyosu üzerindeki ince oksite saldırır. Düşük bir ters voltaj bile bu katmanı hızla yok edebilir. Güç verme veya kapatma sırasında ters gerilime maruz kalan kapasitörler devre tasarımına göre bipolar olarak belirtilmeli veya korunmalıdır.
Doğru Kenar Boşluğuna Sahip Gerilim Değeri Nasıl Seçilir
Pratik başlangıç noktası, nominal bara gerilimi değil, kapasitörün göreceği en kötü durum gerilimidir. Herhangi bir AC dalgalanmasının veya geçici zilin tepe noktasını maksimum DC düzeyine ekleyin, ardından bir değer kaybı faktörü uygulayın. Alüminyum elektrolitik kapasitörler için ortak bir kural, uygulanan maksimum voltajı nominal voltajın yüzde 80'inde veya altında tutmaktır. Şiddetli geçici ortamlar için birçok tasarımcı yüzde 65 ila 70'i hedefler.
48 V veri yolu örneğine dönün. Maksimum 52 V sabit durum ve 58 V en kötü durum geçici durumuyla, yüzde 80 kuralı en az 72,5 V'luk bir nominal gerilim gerektirir. En yakın standart değerler 75 V ve 80 V'dir, dolayısıyla 75 V'luk bir kapasitör mühendislik tercihi haline gelirken, 63 V'luk bir kısım geçiciyi yalnızca yüzde 8 oranında temizler. Daha güvenli seçimin maliyeti fiziksel boyuttur, çünkü daha yüksek voltaj değeri daha kalın bir oksit ve aynı kapasitans için daha büyük bir kutu anlamına gelir.
- DC toleransı, dalgalanma, yük adımları ve başlatma aşımı dahil olmak üzere kapasitör terminallerindeki en kötü durum tepe voltajını ölçün veya simüle edin.
- Bu zirveyi, güvenilirlik hedefinizde kullanılan değer kaybı faktörüyle (genellikle 1,2 veya daha yüksek) çarpın.
- Sonucun üzerindeki en yakın standart voltaj değerini seçin.
- Seçilen parçanın aşırı gerilim değerinin aynı zamanda en kötü geçici tepe noktasını da temizlediğini doğrulayın.
Kart düzeyinde DC baralar için radyal parçalar
Radyal kurşun kapasitörler kart düzeyindeki DC baralarda yaygındır ve biz de inceledik. Radyal elektrolitik kapasitörlerin voltaj derecesi devre güvenilirliğini nasıl etkiler? ayrı bir makalede. Radyal formatta, CD11H ultra yüksek voltajlı, uzun ömürlü radyal kapasitör serisi orta ve yüksek gerilim pozisyonlarında sürekli DC gerilimi için tasarlanmıştır.
CD11H Ultra Yüksek Gerilim Uzun Ömürlü Radyal Alüminyum Elektrolitik Kondansatör Tedarikçisi Nantong Xingchen Electron Co., Ltd. Çin Toptan CD11H Ultra Yüksek Gerilim Uzun Ömürlü Radyal Alüminyum Elektrolitik Kondansatör Tedarikçisidir... Ürünü Görüntüle → Kompakt yüksek güçlü sahneler için geçmeli parçalar
Daha yüksek güç seviyelerinde, geçmeli kapasitörler devreye girer. Bir redresör veya invertör aşaması kompakt, panele monte edilmiş bir pakette yüksek kapasitansa ihtiyaç duyduğunda, aşağıdaki gibi bir parça CD297 ultra yüksek voltajlı, düşük sızıntılı, uzun ömürlü geçmeli kapasitör serisi Kaçak akımı düşük tutarken yüksek bir nominal voltaj sunar.
CD297 Ultra Yüksek Gerilim, Düşük Sızıntı, Uzun Ömürlü Geçmeli Alüminyum Elektrolitik C Nantong Xingchen Electron Co., Ltd., Çin Toptan Satış CD297 Ultra Yüksek Gerilim, Düşük Sızıntı, Uzun Ömürlü Geçmeli Alüminyum Elektrolitik Kapaktır... Ürünü Görüntüle → Bu Tasarımınız İçin Ne İfade Ediyor?
Arıza gerilimi, kapasitörlerin neden arızalandığını anlamak için yararlı bir kavramdır ancak bir tasarım parametresi değildir. Nominal voltajla tasarım yapın, dalgalanma derecesine uyun ve devrenizin geçici ciddiyetine uygun bir değer kaybı marjını koruyun. Nominal voltajının yüzde 60 ila 80'i arasında çalıştırılan bir kapasitör ömrünü dolduracaktır; derecelendirme sınırında çalıştırılan biri bunu yapmayabilir. Daha yüksek bir voltaj sınıfı seçmek ve ilgili kasa boyutunu kabul etmek genellikle öngörülebilir performans için küçük bir bedeldir.
Çok yüksek ray gerilimlerinde ve önemli dalgalı akımlarda çalışan endüstriyel dönüştürücüler için vidalı terminal yapısı genellikle pratik formattır. CD136 yüksek voltajlı yüksek sıcaklık vidalı terminal kapasitör serisi Örneğin, yüksek ortam sıcaklıklarında sürekli çalışma için üretilmiştir, bu da üreticinin belirttiği voltajın ve kullanım ömrü sınırlarının korunmasına yardımcı olur.
CD136 Yüksek Gerilim ve Yüksek Sıcaklığa Dayanıklı Terminal Alüminyum Elektrolitik Nantong Xingchen Electron Co., Ltd., Çin Toptan CD136 Yüksek Gerilim ve Yüksek Sıcaklığa Dayanıklı Terminal Alüminyum Elektrolitik C'dir. Ürünü Görüntüle → Parça numarasını tamamlamadan önce, dalgalanma, yük adımları ve başlatma aşımı dahil olmak üzere kapasitör terminallerindeki en kötü durum tepe voltajını ölçün veya simüle edin. Bu tepe değeri nominal voltajın yüzde 20'si dahilindeyse bir sonraki voltaj sınıfına geçin. Yaşam boyu tahmininiz ve güvenilirlik incelemeleriniz bunun için daha sağlıklı olacaktır.
