我应该丢弃旧的电解电容器库存吗?


36

我从事业余电子产品已有十多年了,而我的一些电解电容器已经达到了这个年龄。它们似乎工作得很好,并且没有显示腐蚀或其他可见缺陷,但是它们通常用于原型而非生产中。

知道这些产品的保质期有限,我很好奇我是否应该只丢弃所拥有的产品并购买新的库存并进行轮换。

我怎样才能最好地判断我的旧笔帽已经失效,不合规格,或者可能失效?


8
您可以测量它们的电容和ESR。如果ESR太高和/或电容太低,则丢弃。
Gunnish

Answers:


32

判断电解盖损坏或即将损坏的最佳方法是使用ESR计

ESR计直接测量电解电容失效的最大原因之一:当ESR升高时,P =I²R告诉我们功耗增加,因此产生热量,使更多的电解质沸腾,这导致ESR升高,最终,po,不再是帽子了。

阅读瓶盖的数据表,以找出ESR的期望值。电容器类型和电容值之间的差异很大。通常,上限越便宜且越小,则预期的ESR越高。我看到的值范围从30mΩ到3Ω。我什至给出数字的唯一原因是要显示此100:1的比率,而不是设置您的期望,因此您可以在不阅读上限的数据表的情况下进行测量。

您可以重新形成电解盖的电介质。有两种主要方法。

使用台式电源重新形成电介质

一种思路是通过某种限流方案在数分钟内将电容充电到其额定电压,然后再将其留在其中几分钟。

有几种方法可以实现此目的,所有这些方法的主要目的都是将电流限制在一定水平,以防止在电容器无法恢复时电容器在您的脸上爆炸。

电阻法

实现此目的的最简单方法是在电容器和电源之间串联一个大电阻。使用RC时间常数公式(τ= RC)计算正确的电阻值。给出的经验法则是基于以下事实:电容器在五个时间常数后几乎充满电,因此我们在上式中将τ= 1500设置为:5分钟(以秒为单位)×5个时间常数。然后我们可以将其重新排列为R = 1500÷C。现在,只需将电容器的值代入公式即可获得所需的最小电阻。

例如,要重新形成一个220μF的电容,您需要通过一个不小于6.8MΩ的电阻对其充电。

将电源电压设置为电容器的正常工作电压。如果是35 V电容器,则在正常工作情况下,其两端可能大约有30 V,因此您可以将其用作电压设定点。我看不出有充分的理由将电容器推到正常工作电压以上。介电强度会随时间增加到某些物理极限,并在此停止。

该方法是非线性的,在开始时充电最快,然后在接近电源的电压设定点时逐渐减小。

恒流法

一种更复杂的方法是使用限流台式电源,以达到相同的目的。公式为I = CV÷τ。如果我们总是要充电超过30分钟,则τ= 1800。

要重新处理我们的220 µF示例,我们还需要知道终止电压,我们将采用与上述相同的方法进行选择。让我们再次使用30 V作为目标。将其和我们的充电时间代入上式可得出必要的充电电流,在这种情况下为3.7 µA。

如果您的电源只能将电流限制设置降低到1 mA,那么您需要决定是否要冒险仅用6.6秒进行充电,这是通过简单重新排列公式得出的。

这种方法是线性的,每单位时间将电容器两端的电压增加固定量,直到达到电压设定点。其主要结果是,在给定的总充电时间内,结束充电电流将比电阻器方法高,但开始充电电流将更低。由于接近电压设定点时损坏电容器的危险增加,因此在充电时间相等的情况下,电阻器方法更安全。

组合法

这使我们想到了上面的链接中使用的组合方法:恒流电源通过电阻器为电容器充电。随着电压的升高,电阻器会降低充电电流,并且限流电源可以限制低电压下的充电速率,其低于电阻器单独执行的操作。

漏电流

如果使用良好的台式电源来执行此操作,则一旦达到充电电压极限,电源就会继续显示任何电流,那就是电容器的泄漏电流,您可以将其与电容数据表中的规格进行比较。理想电容器的泄漏电流为零,但只有最佳电容器才能达到理想值。电解盖远非理想。如果将电容器留在充电设置中,可能会发现泄漏电流在达到电压极限后下降一段时间,然后稳定下来。正是在这一点上,您知道电介质现在已经变得坚固了。

重新形成电介质电路

第二种方法也可以在很长一段时间内缓慢地升高电容器电压,但是它会在线上升高。它仅适用于交流供电的设备,并且最好用于重组线性电源中的电介质,无论是稳压的还是非稳压的。

您可以使用自耦变压器来拉动此技巧,使您可以缓慢提高电路的交流电源电压。我会以一伏或两伏的电压开始,然后一次将其调高一伏或三伏的电压,每次更改之间会有很多秒的时间。与上述方法一样,预计至少要花费半小时。我们在这里处理湿化学,而不是半导体门。这需要时间。

您使用的电路越“线性”,则工作的可能性就越大。这种方法产生的缓慢上升的电源电压可能会干扰开关电源和数字电路。有些电路甚至可以在这种情况下自毁,因为它们的设计假设是电源电压始终会从零迅速上升到正常工作值。

如果您的数字电路由线性稳压电源供电,则可能需要与供电电路分开重新构造电源。在执行此操作时,可能需要在电源的输出端施加一个电阻性负载。


我坚持使用自耦变压器进行大部分电源开发。您确实需要解决下垂之类的问题,但是下垂的线通常比交流电源更接近真实。
亚当·劳伦斯

8

ESR被认为是评估电容器质量的一种方法。

在没有ESR仪表的情况下,可以代替示波器,自己的大脑和光学输入系统使用方波信号和电阻器。许多示波器具有方波校准输出作为奖励。

通过合适的串联电阻向电容器施加方波。[发电机-R系列-盖-接地。]

  • “合适值”的值取决于ESR和发电机的驱动能力。理想情况下,R是ESr范围的几倍,但实际上应使用信号源在规范范围内和/或在不明显干扰方波的情况下所能承受的最小值。

用示波器观察电容器两端的电压。

当施加方波时,由于仅由ESR和串联电阻形成的分压器,电容器电压将基本瞬时跳变。
由于电容器两端的电压无法瞬时改变,因此瞬时初始效应仅归因于ESR。
ESR ~~~ = Vstep_initial / Rseries x Vpp_square_wave。

一个人不必定量地处理这个问题,只需查看范围并注意,对于一批相同的限额,与其他限额相比,第一步是一个很大的步骤=不良限额。


我尚未对此进行测量,但是我会假设由于方波跃迁并不是特别快(在某些范围内),因此可以合理地测量电容的下限。我知道我曾用陶瓷电容器尝试过一次(只是确定它们的值),发现信号不够快,所以我组装了一个快速边缘的施密特触发器电路。根据转换时间,我想这可能在较低的uF中吗?
JYelton 2014年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.