Panimula sa mga radial capacitor
Ang mga radial electrolytic capacitor ay kabilang sa mga pinaka -karaniwang elektronikong sangkap na matatagpuan sa mga modernong disenyo ng circuit. Ang mga cylindrical na sangkap na ito na may dalawang mga lead na umuusbong mula sa parehong dulo ay naglalaro ng isang mahalagang papel sa pag -filter ng power supply, pag -iimbak ng enerhiya, at mga aplikasyon ng pagsasama ng signal. Hindi tulad ng kanilang mga axial counterparts na may mga lead sa kabaligtaran na mga dulo, ang mga radial capacitor ay nag -aalok ng isang mas compact na bakas ng paa na ginagawang perpekto para sa mga makapal na populasyon Mga naka -print na circuit board (PCBS).
Ang salitang "electrolytic" ay tumutukoy sa kanilang pamamaraan ng konstruksyon na gumagamit ng isang electrolyte upang makamit ang makabuluhang mas mataas na mga halaga ng kapasidad kaysa sa iba pang mga uri ng kapasitor. Ginagawa nitong partikular na mahalaga sa mga application na nangangailangan ng malaking imbakan ng enerhiya o epektibo Ripple kasalukuyang pag -filter sa mga circuit ng suplay ng kuryente.
Pag -unlad ng kasaysayan
Ang pag -unlad ng mga modernong electrolytic capacitor ay nagsimula noong unang bahagi ng ika -20 siglo. Ang unang praktikal na electrolytic capacitor ay patentado ni Samuel Ruben noong 1925, na ginamit ang isang tantalum pentoxide dielectric. Ang mga capacitor ng electrolytic ng aluminyo ay sumunod sa lalong madaling panahon, kasama ang unang basa na mga capacitor ng electrolytic na lumilitaw noong 1930s. Ang pagsasaayos ng radial lead ay naging tanyag noong 1960s habang ang mga elektronikong aparato ay nagsimulang pag -urong sa laki habang tumataas sa pagiging kumplikado.
Pangunahing mga prinsipyo
Sa kanilang pangunahing, ang mga electrolytic capacitor ay nagpapatakbo sa parehong pangunahing prinsipyo tulad ng lahat ng mga capacitor: pag -iimbak ng enerhiya sa isang electric field sa pagitan ng dalawang pagsasagawa ng mga plato na pinaghiwalay ng isang dielectric na materyal. Ano ang natatangi sa mga capacitor ng electrolytic ay ang isang "plate" ay talagang isang solusyon ng electrolyte, at ang dielectric ay isang napaka manipis na layer ng oxide na bumubuo sa metal anode. Ang konstruksyon na ito ay nagbibigay -daan para sa mas mataas na mga halaga ng kapasidad sa isang mas maliit na dami kumpara sa iba pang mga uri ng kapasitor.
Konstruksyon at Mga Materyales
Ang pag -unawa sa panloob na konstruksyon ng radial electrolytic capacitors ay mahalaga para sa tamang pagpili at aplikasyon. Ang mga capacitor na ito ay binubuo ng ilang mga pangunahing sangkap:
Anode at katod
Ang anode ay karaniwang ginawa mula sa aluminyo o tantalum foil na na -electrochemically etched upang madagdagan ang lugar ng ibabaw nito. Ang proseso ng etching na ito ay lumilikha ng mga mikroskopikong pores at mga lambak na kapansin -pansing madaragdagan ang epektibong lugar ng ibabaw, kung minsan sa pamamagitan ng isang kadahilanan na 100 o higit pa. Ang katod ay karaniwang isang papel na nababad na electrolyte o isang conductive polymer.
Dielectric layer
Ang dielectric ay isang layer ng oxide na bumubuo sa ibabaw ng anode sa pamamagitan ng isang proseso ng electrochemical na tinatawag na "bumubuo." Para sa aluminyo electrolytics, ito ay aluminyo oxide (al₂o₃) na may kapal na halos 1 nanometer bawat boltahe ng rate ng boltahe. Ang hindi kapani -paniwalang manipis na layer na ito ay kung ano ang nagbibigay -daan sa mataas na mga halaga ng kapasidad.
Komposisyon ng Electrolyte
Ang electrolyte ay nagsisilbing tunay na katod sa basa na mga capacitor ng electrolytic. Ang mga modernong electrolyte ay kumplikadong mga mixtures ng kemikal na na -optimize para sa:
- Mataas na kondaktibiti
- Mababang lagkit para sa mahusay na pagpaparami
- Ang katatagan ng kemikal sa temperatura
- Mababang presyon ng singaw upang mabawasan ang pagpapatayo
- Pagiging tugma sa layer ng oxide
Encapsulation at sealing
Ang elemento ng capacitor ay selyadong sa isang aluminyo na maaaring may isang goma o polymer seal sa base. Ang selyo ay dapat maiwasan ang pagtagas ng electrolyte habang pinapayagan ang paglabas ng presyon sa kaso ng panloob na henerasyon ng gas. Ang mga modernong capacitor ay madalas na nagsasama ng mga vent ng kaligtasan na pagkalagot sa isang kinokontrol na paraan kung ang panloob na presyon ay nagiging labis.
Mga pangunahing pagtutukoy at mga parameter
Ang pag -unawa sa mga pagtutukoy ng kapasitor ay mahalaga para sa tamang pagpili ng sangkap. Narito ang mga pinaka -kritikal na mga parameter para sa mga radial electrolytic capacitor:
| Parameter | Paglalarawan | Karaniwang saklaw | Kahalagahan |
| Kapasidad | Kapasidad ng imbakan ng singil | 0.1μf hanggang 100,000μf | Natutukoy ang pag -iimbak ng enerhiya at pag -filter ng pagiging epektibo |
| Na -rate na boltahe | Pinakamataas na tuluy -tuloy na boltahe ng DC | 6.3V hanggang 550V | Kritikal para sa pagiging maaasahan at kaligtasan |
| Ripple kasalukuyang | Maximum na AC kasalukuyang sa tinukoy na dalas | Milliamp sa mga amps | Natutukoy ang kakayahan sa paghawak ng kuryente |
| Katumbas na paglaban sa serye (ESR) | Panloob na pagtutol sa tinukoy na dalas | 5MΩ hanggang 5Ω | Nakakaapekto sa henerasyon ng init at kahusayan sa pag -filter |
| Kasalukuyang leakage | DC Kasalukuyang sa pamamagitan ng dielectric | Microamp sa Milliamp | Mahalaga para sa mga application na sensitibo sa enerhiya |
| Saklaw ng temperatura | Mga limitasyon sa temperatura ng pagpapatakbo | -40 ° C hanggang 105 ° C (pinalawig sa 125 ° C/150 ° C) | Tumutukoy sa pagiging angkop sa kapaligiran |
| Habang buhay | Inaasahang buhay ng serbisyo sa na -rate na temperatura | 1,000 hanggang 20,000 oras | Kritikal para sa pagpaplano ng pagpapanatili |
Tolerance ng kapasidad
Ang mga electrolytic capacitor ay karaniwang may mas malawak na pagpapahintulot kaysa sa iba pang mga uri ng kapasitor, karaniwang -20% hanggang 80% para sa mga karaniwang bahagi. Ito ay dahil sa kumplikadong mga proseso ng electrochemical na kasangkot sa kanilang paggawa. Ang mga electrolytics ng high-precision ay magagamit na may mas magaan na pagpapaubaya (± 10% o mas mahusay) para sa mga aplikasyon kung saan kritikal ang eksaktong mga halaga ng kapasidad.
ESR at impedance
Ang katumbas na paglaban sa serye (ESR) ay isa sa pinakamahalagang mga parameter sa pagpili ng modernong kapasitor, lalo na para sa switch-mode power supply Mga Aplikasyon. Ang ESR ay kumakatawan sa kabuuan ng lahat ng panloob na paglaban ng pagkalugi at nagiging sanhi ng pagwawaldas ng enerhiya sa anyo ng init. Pinapayagan ng mga mas mababang halaga ng ESR ang mga capacitor na hawakan ang mas mataas na mga alon ng ripple at patakbuhin ang mas cool.
Mga epekto sa temperatura
Ang temperatura ay may makabuluhang epekto sa pagganap ng electrolytic capacitor. Habang bumababa ang temperatura:
- Bumababa ang kapasidad (maaaring ihulog ang 20-50% sa -40 ° C)
- Ang ESR ay tumataas nang malaki (maaaring dagdagan ang 10x o higit pa sa -40 ° C)
- Bumababa ang kasalukuyang pagtagas
Sa mataas na temperatura, ang kabaligtaran ay nangyayari, ngunit ang mga reaksyon ng kemikal ay mapabilis, binabawasan ang buhay ng operating. Hinuhulaan ng equation ng Arrhenius na ang mga haligi ng buhay ng kapasitor para sa bawat 10 ° C ay nagdaragdag sa temperatura ng operating sa itaas ng na -rate na temperatura.
Mga kalamangan at kawalan
Kalamangan
- Mataas na capacitance-to-volume ratio: Mag -alok ng pinakamataas na halaga ng kapasidad na magagamit sa maliit na mga pakete
- Epektibong Gastos: Karaniwan na mas mura sa bawat microfarad kaysa sa iba pang mga teknolohiya ng kapasitor
- Malawak na saklaw ng boltahe: Magagamit na may mga rating mula sa ilang mga volts hanggang sa ilang daang volts
- Magandang pag-aari ng pagpapagaling sa sarili: Ang mga menor de edad na depekto sa dielectric ay maaaring ayusin sa panahon ng operasyon
- Kadalian ng paggamit: Simpleng pagsasaayos ng two-lead na may malinaw na mga marking ng polaridad
- Magandang tugon ng dalas: Angkop para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon mula sa DC hanggang sa katamtamang mga frequency
Mga Kakulangan
- Polarity Sensitivity: Kailangang konektado sa tamang polarity upang maiwasan ang pinsala
- Limitadong Buhay ng Buhay: Ang electrolyte ay maaaring matuyo sa paglipas ng panahon, lalo na sa mataas na temperatura
- Mas mataas na pagtagas kasalukuyang: Kumpara sa mga capacitor ng pelikula o ceramic
- LIMITED LIFETIME: Ang pagsingaw ng electrolyte sa kalaunan ay nagdudulot ng pagkabigo
- Sensitivity ng temperatura: Ang mga parameter ng pagganap ay nagbabago nang malaki sa temperatura
- Mga Limitasyon ng ESR: Sa pangkalahatan mas mataas na ESR kaysa sa polymer o ceramic capacitors
Mga aplikasyon ng mga radial capacitor
Pag -filter ng Power Supply
Ang pinaka -karaniwang application para sa mga radial electrolytic capacitor ay nasa mga circuit ng supply ng kuryente, kung saan kininis nila ang naayos na boltahe ng AC upang lumikha ng isang matatag na supply ng DC. Sumisipsip sila ng pagbabagu -bago ng boltahe at nagbibigay ng agarang kasalukuyang sa mga hinihingi sa rurok.
Kagamitan sa audio
Sa mga audio circuit, ang mga electrolytics ay ginagamit para sa pagkabit at pagkabulok ng mga aplikasyon. Pinipigilan nila ang DC habang pinapayagan ang mga signal ng AC na pumasa, na nagpapagana ng yugto ng yugto ng yugto nang hindi nakakaapekto sa mga boltahe ng bias.
Ang mga circuit ng motor ay nagsisimula
Ang mga single-phase AC motor ay madalas na gumagamit ng mga capacitor ng electrolytic upang lumikha ng phase shift na kinakailangan para sa pagsisimula. Ang mga capacitor na ito ay dapat hawakan ang mataas na mga alon ng pag -surge at partikular na idinisenyo para sa mga aplikasyon ng motor.
DC-DC Converters
Ang mga suplay ng kuryente ng switch-mode ay gumagamit ng electrolytics para sa parehong pag-filter ng input at output. Ang kakayahan ng kapasitor na hawakan ang mataas na ripple currents ay ginagawang perpekto para sa mga application na ito.
Pag -iimbak ng enerhiya
Sa mga application na nangangailangan ng panandaliang pag-backup ng kuryente o mataas na mga pulso na alon, ang mga electrolytics ay nagbibigay ng mga compact na solusyon sa imbakan ng enerhiya. Kasama sa mga halimbawa ang mga circuit ng flash ng camera at mga sistema ng conditioning ng kuryente.
Signal pagkabit
Sa mga analog circuit, ang mga electrolytics ay ginagamit upang maipasa ang mga signal ng AC habang hinaharangan ang mga sangkap ng DC. Ang kanilang mga mataas na halaga ng kapasidad ay nagpapahintulot sa kanila na gumana nang epektibo sa mababang mga frequency.
Mga Pamantayan sa Pagpili
Ang pagpili ng tamang radial electrolytic capacitor ay nangangailangan ng maingat na pagsasaalang -alang ng maraming mga kadahilanan:
Rating ng boltahe
Pumili ng isang kapasitor na may rating ng boltahe ng hindi bababa sa 20-50% na mas mataas kaysa sa maximum na inaasahang boltahe sa circuit. Ang mga derating account na ito para sa mga spike ng boltahe, transients, at pangmatagalang pagiging maaasahan. Ang pagpapatakbo malapit o sa na -rate na boltahe ay makabuluhang binabawasan ang buhay ng kapasitor.
Halaga ng kapasidad
Alamin ang kinakailangang kapasidad batay sa application:
- Para sa pag -filter ng power supply, kalkulahin batay sa katanggap -tanggap na boltahe ng ripple
- Para sa mga circuit ng tiyempo, kalkulahin batay sa mga kinakailangang oras ng constants
- Para sa pagkabulok, sundin ang mga rekomendasyon ng tagagawa para sa mga tiyak na IC
Mga pagsasaalang -alang sa temperatura
Piliin ang mga capacitor na na -rate para sa maximum na temperatura ng operating sa iyong aplikasyon. Alalahanin na ang mga panloob na temperatura ay maaaring maging mas mataas kaysa sa ambient dahil sa pag-init ng sarili mula sa kasalukuyang ripple. Para sa mga application na may mataas na mapagkakatiwalaan, piliin ang mga capacitor na na-rate para sa 105 ° C sa halip na 85 ° C.
Mga kinakailangan sa buhay
Kalkulahin ang inaasahang buhay gamit ang formula:
L 2 = L 1 × 2 (T 1 -T 2 )/10 × (vr 1 /Vr 2 ) n
Kung saan ang temperatura sa ° C, ang VR ay nagtatrabaho boltahe, at ang N ay isang kadahilanan ng pagbilis ng boltahe (karaniwang 3-7).
Pag -install at paghawak
Ang wastong pag -install at paghawak ay mahalaga para sa pagiging maaasahan:
Mga pagsasaalang -alang sa layout ng PCB
Kapag nagdidisenyo ng mga PCB para sa radial electrolytics:
- Panatilihin ang sapat na clearance sa pagitan ng mga capacitor para sa bentilasyon
- Ilayo ang mga mapagkukunan ng init kung posible
- Sundin ang mga rekomendasyon ng tagagawa para sa laki ng pad at spacing
- Tiyakin ang sapat na lugar ng tanso para sa pagwawaldas ng init
Mga pamamaraan sa paghihinang
Mahalaga ang wastong paghihinang upang maiwasan ang pinsala:
- Gumamit ng temperatura na kinokontrol ng temperatura (max 350 ° C)
- Limitahan ang oras ng paghihinang sa 3-5 segundo bawat tingga
- Iwasan ang labis na mekanikal na stress sa mga lead
- Huwag kailanman nagbebenta sa pamamagitan ng pagpainit ng katawan ng kapasitor
- Sundin ang mga profile ng pagmuni -muni ng tagagawa para sa mga bersyon ng SMD
Imbakan at buhay ng istante
Ang mga capacitor ng electrolytic ay nagpapabagal sa panahon ng pag -iimbak:
- Mag -imbak sa cool, dry environment (sa ibaba 30 ° C)
- Paikutin ang stock gamit ang FIFO (una sa, una out) system
- Reporma capacitor na naimbak para sa pinalawig na panahon (> 1 taon)
- Iwasan ang pag -iimbak malapit sa mga kemikal o solvent
Mga mode ng pagkabigo at pag -aayos
Ang pag -unawa sa mga karaniwang mode ng pagkabigo ay nakakatulong sa pag -aayos at pag -iwas:
Karaniwang mga mekanismo ng pagkabigo
Ang mga electrolytic capacitor ay nabigo sa pamamagitan ng maraming mga mekanismo:
- Pagsabog ng Electrolyte: Ang pinaka -karaniwang mode ng pagkabigo, lalo na sa mataas na temperatura
- Venting: Ang presyon ng build-up ay nagdudulot ng kaligtasan sa kaligtasan upang buksan
- Pagtaas ng ESR: Dahil sa pagkawala ng electrolyte o pagkasira
- Pagkawala ng Capacitance: Unti -unting pagbaba sa kapasidad ng imbakan
- Mga maikling circuit: Dielectric breakdown na nagdudulot ng pagkabigo sa sakuna
- Lead corrosion: Lalo na sa mga high-humid environment
Pag -iwas sa pagpapanatili
Upang ma -maximize ang buhay ng kapasitor:
- Patakbuhin sa ibaba ang maximum na mga rating ng temperatura
- Tiyakin ang sapat na daloy ng hangin sa paligid ng mga sangkap
- Pansamantalang subukan ang ESR at kapasidad sa mga kritikal na aplikasyon
- Ipatupad ang mga kasanayan sa derating ng boltahe
- Subaybayan para sa mga pisikal na palatandaan ng pagkabalisa (bulging tops, electrolyte leakage)
Mga uso sa hinaharap
Ang teknolohiya ng radial electrolytic capacitor ay patuloy na nagbabago:
Conductive polymer electrolytes
Nag -aalok ang mga solidong capacitor ng polymer ng mas mababang ESR, mas mahabang buhay, at mas mahusay na katatagan ng temperatura kaysa sa tradisyonal na likidong electrolytics. Ang mga ito ay lalong pinapalitan ang karaniwang mga electrolytics sa hinihingi na mga aplikasyon.
Hybrid Technologies
Ang pagsasama -sama ng likidong electrolyte na may mga materyales na polimer ay lumilikha ng mga capacitor na may pinakamahusay na mga katangian ng parehong mga teknolohiya - mataas na density ng kapasidad na may mababang ESR at pinalawig na buhay.
Miniaturization
Ang patuloy na pananaliksik ay nakatuon sa pagtaas ng density ng kapasidad habang binabawasan ang mga laki ng pakete. Kasama dito ang pinabuting pamamaraan ng etching, mga materyales na mas mataas na kadalisayan, at pinahusay na mga form ng electrolyte.
Pinalawak na saklaw ng temperatura
Ang mga bagong pormula ng electrolyte ay nagpapagana ng mga capacitor na nagpapatakbo ng maaasahan sa mga temperatura hanggang sa 150 ° C, natutugunan ang mga hinihingi ng automotiko, aerospace, at pang -industriya na aplikasyon.
Konklusyon
Ang mga radial electrolytic capacitor ay nananatiling mahahalagang sangkap sa modernong electronics sa kabila ng paglitaw ng mga alternatibong teknolohiya. Ang kanilang natatanging kumbinasyon ng mga mataas na halaga ng kapasidad, pagiging epektibo ng gastos, at pagkakaroon sa isang malawak na hanay ng mga pagtutukoy ay nagsisiguro sa kanilang patuloy na kaugnayan sa disenyo ng supply ng kuryente, kagamitan sa audio, at hindi mabilang na iba pang mga aplikasyon.
Kapag pumipili ng radial electrolytics, dapat na maingat na isaalang -alang ng mga taga -disenyo ang mga rating ng boltahe, ripple kasalukuyang mga pagtutukoy, ESR, mga kinakailangan sa temperatura, at inaasahang buhay. Ang wastong pag -install, paghawak, at mga kasanayan sa pagpapanatili ay makabuluhang nakakaapekto sa pagiging maaasahan at pagganap. Tulad ng pagsulong ng teknolohiya, ang mga bagong formulations at konstruksyon ay patuloy na tinutugunan ang mga nakaraang mga limitasyon, tinitiyak na ang mga sangkap na ito ay mananatiling mahalaga sa mga elektronikong disenyo para sa mahulaan na hinaharap.
