- Dielektrik Tabaka ile İlişki
- Kondansatör Kaçak Akımı için Bağımlı Faktörler
- Kondansatör Ömrünü iyileştirmek için Kondansatör Kaçak Akımı nasıl azaltılır
Kondansatör, elektronikte en yaygın bileşendir ve hemen hemen her elektronik uygulamasında kullanılır. Herhangi bir elektronik devrede farklı amaçlara hizmet etmek için piyasada birçok tipte kapasitör bulunmaktadır. 1 Pico-Farad'dan 1 Farad kapasitörüne ve Supercapacitor'a kadar birçok farklı değerde mevcutturlar. Kapasitör ayrıca çalışma voltajı, çalışma sıcaklığı, nominal değer toleransı ve kaçak akım gibi farklı derecelendirme türlerine sahiptir.
Kapasitörün kaçak akımı, özellikle Güç elektroniği veya Ses Elektroniği'nde kullanılıyorsa, uygulama için çok önemli bir faktördür. Farklı kapasitör türleri, farklı kaçak akım değerleri sağlar. Doğru sızıntıya sahip mükemmel kondansatörü seçmenin yanı sıra, devre ayrıca kaçak akımı kontrol etme özelliğine sahip olmalıdır. Bu yüzden önce kapasitör kaçak akımını net bir şekilde anlamalıyız.
Dielektrik Tabaka ile İlişki
Bir kapasitörün kaçak akımı, kapasitörün dielektriği ile doğrudan bir ilişkiye sahiptir. Aşağıdaki resme bakalım -
Yukarıdaki görüntü, Alüminyum Elektrolitik Kapasitörün dahili bir yapısıdır. Bir Alüminyum Elektrolitik Kondansatör, kompakt ve sıkı bir ambalaj içinde kapsüllenmiş birkaç parçaya sahiptir. Parçalar Anot, Katot, Elektrolit, Dielektrik katman İzolatörü vb.
Dielektrik izolatör, kapasitörün içindeki iletken plakanın yalıtımını sağlar. Ancak bu dünyada mükemmel bir şey olmadığı için izolatör ideal bir izolatör değildir ve izolasyon toleransına sahiptir. Bundan dolayı, izolatörden çok düşük miktarda akım geçecektir. Bu akıma Kaçak akım denir.
İzolatör ve akım akışı, basit bir kapasitör ve direnç kullanılarak gösterilebilir.
Direnç, yalıtkan direnci olarak tanımlanabilen çok yüksek bir direnç değerine sahiptir.ve kondansatör, gerçek kondansatörü kopyalamak için kullanılır. Direnç çok yüksek bir direnç değerine sahip olduğundan, dirençten geçen akım çok düşüktür, tipik olarak birkaç nano amperde. İzolasyon direnci, farklı tipteki malzemeler kaçak akımı değiştirdiğinden, dielektrik izolatör tipine bağlıdır. Düşük dielektrik sabiti çok iyi yalıtım direnci sağlar ve çok düşük kaçak akımla sonuçlanır. Örneğin, polipropilen, plastik veya teflon tipi kapasitörler, düşük dielektrik sabiti örneğidir. Ancak bu kapasitörler için kapasitans çok daha azdır. Kapasitansın arttırılması aynı zamanda dielektrik sabitini de artırır. Elektrolitik kapasitörler tipik olarak çok yüksek kapasitansa sahiptir ve kaçak akım da yüksektir.
Kondansatör Kaçak Akımı için Bağımlı Faktörler
Kondansatör Kaçak Akımı genellikle dört faktöre bağlıdır:
- Dielektrik Katman
- Ortam sıcaklığı
- Saklama Sıcaklığı
- Uygulanan gerilim
1. Dielektrik katman düzgün çalışmıyor
Kondansatör yapımı kimyasal bir işlem gerektirir. Dielektrik malzeme, iletken plakalar arasındaki ana ayrımdır. Dielektrik ana izolatör olduğundan, kaçak akımın ona büyük bağımlılıkları vardır. Bu nedenle, dielektrik üretim sürecinde temperlenirse, kaçak akımın artmasına doğrudan katkı sağlayacaktır. Bazen, dielektrik katmanlar, katmanda bir zayıflığa neden olan safsızlıklara sahiptir. Daha zayıf bir dielektrik, yavaş oksidasyon sürecine daha da katkıda bulunan akım akışını azaltır. Sadece bu değil, uygun olmayan mekanik stres de bir kapasitördeki dielektrik zayıflığa katkıda bulunur.
2. Ortam SıcaklığıKapasitörün çalışma sıcaklığı derecesi vardır. Çalışma sıcaklığı 85 santigrat derece ile 125 santigrat derece arasında veya daha fazla olabilir. Kondansatör kimyasal olarak oluşturulmuş bir cihaz olduğundan, sıcaklığın kondansatör içindeki kimyasal işlemle doğrudan bir ilişkisi vardır. Kaçak akım genellikle ortam sıcaklığı yeterince yüksek olduğunda artar.
3. Kapasitörün SaklanmasıBir kondansatörü gerilimsiz uzun süre saklamak kondansatör için iyi değildir. Saklama sıcaklığı da kaçak akımı için önemli bir faktördür. Kapasitörler depolandığında, oksit tabakası elektrolit malzeme tarafından saldırıya uğrar. Oksit tabakası, elektrolit malzeme içinde çözülmeye başlar. Kimyasal süreç, farklı elektrolit malzeme türleri için farklıdır. Su bazlı elektrolit stabil değildir, oysa inert solvent bazlı elektrolit, oksidasyon tabakasının azalması nedeniyle daha az kaçak akıma katkıda bulunur.
Bununla birlikte, bu kaçak akım geçicidir çünkü kapasitör bir voltaja uygulandığında kendi kendini iyileştirme özelliklerine sahiptir. Voltaja maruz kalma sırasında oksidasyon tabakası yenilenmeye başlar.
4. Uygulanan GerilimHer kondansatörün bir voltaj derecesi vardır. Bu nedenle, nominal voltajın üzerinde bir kapasitör kullanmak kötü bir şeydir. Voltaj artarsa, kaçak akım da artar. Kapasitör üzerindeki voltaj nominal voltajdan yüksekse, bir kapasitör içindeki kimyasal reaksiyon Gazlar oluşturur ve Elektroliti bozar.
Kondansatör yıllar gibi uzun süre depolanmışsa, kondansatörün birkaç dakika anma gerilimi sağlanarak tekrar çalışma durumuna getirilmesi gerekir. Bu aşamada, oksidasyon tabakası tekrar oluşur ve kapasitörün işlevsel bir aşamada eski haline dönmesini sağlar.
Kondansatör Ömrünü iyileştirmek için Kondansatör Kaçak Akımı nasıl azaltılır
Yukarıda tartışıldığı gibi, bir kapasitörün birçok faktöre bağlı bağımlılıkları vardır. İlk soru, kondansatör ömrünün nasıl hesaplandığıdır? Cevap, elektrolitin bitmesine kadar geçen süreyi hesaplamaktır. Elektrolit, oksidasyon tabakası tarafından tüketilir. Kaçak akım, oksidasyon katmanının ne kadar engellendiğinin ölçülmesi için birincil bileşendir.
Bu nedenle, kapasitördeki kaçak akımın azaltılması, bir kapasitörün ömrü için önemli bir bileşendir.
1. İmalat veya üretim tesisi, kapasitörlerin düşük kaçak akım için dikkatlice üretildiği bir kapasitör yaşam döngüsünün ilk yeridir. Dielektrik tabakanın zarar görmemesi veya engellenmemesi için önlem alınmalıdır.
2. İkinci aşama depolamadır. Kondansatörlerin uygun sıcaklıkta depolanması gerekir. Uygun olmayan sıcaklık, oksidasyon tabakası kalitesini daha da düşüren kapasitör elektrolitini etkiler. Kondansatörleri maksimum değerin altında, uygun ortam sıcaklığında çalıştırdığınızdan emin olun.
3. Üçüncü aşamada, kapasitör karta lehimlendiğinde, lehimleme sıcaklığı önemli bir faktördür. Çünkü elektrolitik kapasitörler için lehimleme sıcaklığı, kapasitörün kaynama noktasından daha fazla, yeterince yüksek olabilir. Lehimleme sıcaklığı, kurşun pimler boyunca dielektrik katmanları etkiler ve oksidasyon katmanını zayıflatarak yüksek kaçak akımla sonuçlanır.. Bunun üstesinden gelmek için her kapasitör, üreticinin güvenli lehimleme sıcaklığı derecesi ve maksimum maruz kalma süresi sağladığı bir veri sayfasıyla birlikte gelir. İlgili kapasitörün güvenli çalışması için bu değerlere dikkat etmek gerekir. Bu aynı zamanda Yüzey Montaj Cihazı (SMD) kapasitörleri için de geçerlidir, yeniden akış lehimleme veya dalga lehimlemenin tepe sıcaklığı izin verilen maksimum derecelendirmeyi aşmamalıdır.
4. Kondansatörün voltajı önemli bir faktör olduğundan, kondansatör voltajı nominal voltajı aşmamalıdır.
5. Seri bağlantıdaki kapasitörün dengelenmesi. Kondansatör serisi bağlantı kaçak akımı dengelemek için biraz karmaşık bir iştir. Bunun nedeni, kaçak akım dengesizliği voltajı böler ve kapasitörler arasında bölünür. Bölünmüş voltaj her kapasitör için farklı olabilir ve belirli bir kapasitördeki gerilimin nominal gerilimden fazla olması ve kapasitörün arızalanmaya başlaması ihtimali olabilir.
Bu durumun üstesinden gelmek için, kaçak akımı azaltmak için ayrı kapasitör boyunca iki yüksek değerli direnç eklenir.
Aşağıdaki resimde, yüksek değerli dirençler kullanılarak seri olarak iki kapasitörün dengelendiği dengeleme tekniği gösterilmektedir .
Dengeleme tekniği kullanılarak, kaçak akımın etkilediği voltaj farkı kontrol edilebilir.