Mi a kondenzátorok élettartama és megbízhatósága?

A kondenzátorok számos áramkör-kialakítás elengedhetetlen elemei, de költséges részei is lehetnek a rendszernek. Ezért fontos tudni, hogy egy elektronikai eszköz alkatrészeinek vásárlásakor mennyi az élettartama és a megbízhatósága a különböző típusú kondenzátoroknak.

A kondenzátor egy elektromos töltést tároló eszköz, amely a „dielektrikumnak” nevezett szigetelőanyaggal elválasztott vezetőkből áll. Ez lehet levegő, papír, műanyag, csillám vagy kerámia. A dielektrikumnak számos olyan tulajdonsága van, amelyek fontosak a kondenzátor tervezésénél, és ezek a tulajdonságok befolyásolják, hogy a kondenzátor mekkora kapacitást tud elérni.

A legelterjedtebb kondenzátortípus az alumínium elektrolit kondenzátor, amely két vezető alumínium fóliából épül fel, amelyek közül az egyik szigetelő oxidréteggel és egy vezetőképes folyékony elektrolittal átitatott távtartóval rendelkezik. Ezt feltekerjük, hengeres burkolatba helyezzük, és két csatlakozócsappal vagy lábbal szereljük fel.

Ezek a sapkák polarizáltak, ami azt jelenti, hogy a rájuk kapcsolt egyenfeszültséget a testükön lévő pozitív vagy negatív jelöléseknek megfelelően kell irányítani. Előállításuk olcsó, és a legtöbb más típusú kondenzátorral ellentétben fizikailag kicsik az általuk biztosított kapacitáshoz képest.

Élettartamuk jellemzően 15 év vagy több, és ezt követően általában hosszú ideig újra használhatók. Gyakran elveszítik névleges kapacitásuk egy részét az elektrolit elpárolgása miatt, de továbbra is használhatók lesznek.

Az audioáramkörökben a kondenzátorok leggyakrabban három funkciót használnak: DC feszültség csatolása az egyik áramköri elem kimenetéről a másikra; áramellátó sínek leválasztása és tárolása; és frekvencia szelektív áramkörök, például szűrők és hangszínszabályzók. Ezekben az alkalmazásokban az egyenáram nagyon hatékony „blokkolójaként” működnek, csökkentve az interferencia hatását, amely megzavarhatja az audiojel minőségét azáltal, hogy nagy mennyiségű zajt visz be a rendszerbe.

Szűrőként is működnek azáltal, hogy csökkentik az alacsony frekvenciájú jelek hatását, és néha fokozzák a magasabb frekvenciák válaszát, hogy megkönnyítsék az erősítő számára a jelek reprodukálását. Különböző áramkörökben használják őket, és sokféle eszközben megtalálhatók a csöves rádióktól a számítógépekig és az audioberendezésekig.

A kondenzátor élettartama számos tényezőtől függ, beleértve az anyagtól, az alkalmazástól és a tárolási vagy üzemeltetési környezeti hőmérséklettől. Befolyásolják a helyi fűtés, a fordított polaritású egyen- és áramlökések, valamint a hullámos áramok alkalmazása az áramkörben.

Általánosságban elmondható, hogy az elektrolit kondenzátorok érzékenyebbek a leépülésre, mint a nem elektrolit kondenzátorok, és ESR-jük (belső ekvivalens soros ellenállásuk) az öregedés előrehaladtával nő. Ennek az az oka, hogy az elektrolitikus szigetelők vékonyabbak és nagyobb felületűek, mint a nem elektrolitikus társaiké, ezért hajlamosabbak a szivárgási áramra.

Egy jól megtervezett tápegység azonban meghosszabbíthatja az elektrolitsapkák élettartamát azáltal, hogy megakadályozza a hő felhalmozódását rajtuk. Ilyenkor célszerű olyan tápegységet használni, amely beépített védelmi funkciókkal rendelkezik, hogy megakadályozza a hőkifutást, és szükség esetén cserélje ki az élettartama végét elért elektrolitokat.