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电容器鼓包是怎么回事?需要更换吗?

2022-06-06 17:33:10 398216 Usunięty 阅读:
显然,鼓包的电容是坏电容,需要更换。但每个看上去鼓包的电容就真的鼓包了吗?

这个话题看起来没什么意义。今天,想必大家也都知道以上问题的答案了。但是,网络上的分析仍然存在许多轻描淡写和错误。阅读这篇文章首先可以避免这种情况!ARqednc

显然,鼓包(膨胀)的电容是坏电容,需要更换。但每个看上去鼓包的电容真的鼓包了吗?ARqednc

看下下面这个例子:ARqednc

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鼓包了吗?盖子明显伸出来了,但还是平的,所以这是否意味着损坏?在大多数情况下,这不是损坏的迹象,而只是绝缘压接技术造成的症状。ARqednc

电解电容器的构造

电解电容的铝(因为它既轻又紧又便宜)外壳内卷有三个胶带: ARqednc

  • 外衬(也是针对特定应用所需经过化学处理的铝——增加表面);
  • 绝缘层,同时是电解质的“载体”(纸或具有与吸墨纸相似稠度的无纺布);
  • 第二层衬里,也是铝,与外层相似。

所有这三层都被卷得很紧,并有剥皮电引线的末端插入到外壳中并使用橡胶塞密封,只有引线从中伸出(此描述适用于最常用的THT电容器——也就是穿孔,即所谓的“立式”电容器)。ARqednc

对于那些好奇它在现实中是什么样子的人来说,下面给出几张我们所拍摄的照片:ARqednc

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患者术前。ARqednc

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下面把“衣服”脱开。ARqednc

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护士!请给我手术刀…ARqednc

就像我说的那样——一个线圈,有两根导线挤压在一起。ARqednc

下面来仔细看看几个细节:ARqednc

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在展开各层之前。ARqednc

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包层,也就是经过特殊处理(例如表面电消光处理)的轧制铝箔,这样就能具有更大的表面。因此,我们可以在保持参数的同时获得更小的尺寸。ARqednc

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众所周知——包层的表面越大,电容器的电容就越大——这里只展示了胶带的一部分。ARqednc

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浸有电解液的纸比衬条宽,因此没有与外壳短路的风险。ARqednc

在轴向电容器中(沿铝壳的轴放置引线),外包层连接到铝壳,电引线焊接到电容器的“底部”。ARqednc

所以我们有一个几乎准备好的立式电容器。“几乎”是说在大多数情况下(也有例外),这种电容器应该与环境隔离——原因你懂的。与电气设备一样,裸露的电线越少,意外短路的可能性就越小,并且一些电容器是在危及生命的电压下工作。因此,为了使铝罐绝缘,在其上使用了一个热缩护套。ARqednc

箔片上还包括了必要的标记:ARqednc

  • 电容器的容量;
  • 可接受的工作电压;
  • 引出低电位引脚的一侧;
  • 电容器可以承受制造商目录中所指定的工作温度;
  • 不降低参数情况下的时间,有时还有制造商的标志。

然而,在最大的电容器中,这样的箔片是不够的——它仍然没有绝缘“底部”(“人如其名”,在这种情况下是顶部)。因此,在箔片收缩之前,要在底部放置一盘绝缘箔——热箔收缩时会挤压每一侧的圆盘,(再加上热空气流加热使箔片收缩),就会使顶部向上弯曲而形成圆顶。ARqednc

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某个“小能手”(通常是出于好奇)看到自己的设备里面有这样一个圆顶,然后立即打开灯,惊道:“电容器鼓包了!”此外,问题在于我们不知道这到底是挤出来的铝壳底部还是仅仅是绝缘箔本身。ARqednc

好吧,但这个“小能手”可能了解过关于电容器鼓包的问题,他有可能不会首先检查给定的电容器是否真的需要更换。今天,电容器检查起来不会遇到像几年前那样的问题——有测试仪可以测量电容器的基本参数并清楚地确定其状况。ARqednc

不幸的是,上面提到的“小能手”没有这样的测试仪——但他有一个在集市上买的烙铁和一团来自同一摊位的锡丝。所以他马上开始更换它——他买了新电容器,打开了烙铁…它要么可能烧掉电路板上的铜走线,要么不会。要么可能正确地把新电容器插进去,反之亦然。然后把它打开。没有得到预期的声音改善(和功率增加),而是收到了壮观的烟花…ARqednc

为什么电容器会鼓包

与外表相反,答案很简单——在一个密闭的外壳里有一种液体——电解质。每种流体在转化为蒸汽时,其体积都会增加数百倍。这就会在内部产生巨大的压力,导致电容器像手榴弹一样爆炸…嗯,不,没那么糟糕。生产商预料到了这一点,在底部进行了十字切割——当内部压力超过切割底部的强度时,它会在切割处破裂,蒸汽找到了出口,除了一堆电解液蒸汽(有特殊气味)和(有时)发出嘶嘶声,什么都不会发生…当然,还有设备损坏。ARqednc

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好吧,你会说,ARqednc

那为什么电容器会加热到足以使电解液开始蒸发呢?

这可能有很多原因,最常见的是由于其中一层产生自发性故障而发生短路,这反过来会产生大量热量。这种自发性损害究竟何时会发生呢?这里也可能有几个原因,但最常见的原因是:ARqednc

1. ,以及设备小型化的要求。不幸的是,市场上充斥的不是长寿命产品,而是“一季”设备——那些必须承受且只能承受保修期规定的设备。过了这段时间,设备继续运行就没有意义了——制造商必须要通过销售另一台设备来赚钱——而且会有更新的、具有更大可能性等的设备进入市场。而且由于客户想要更好的颜色,更多的附加选项,内部要做到紧密,电容器(较大的电子元件之一)就必须做到尽可能小…因此衬里更薄,绝缘更差,外壳内部没有自由空间…此外,由于小型化,又产生了下面第二个最常见的故障原因。ARqednc

2.电容器过热。每个电子元器件在运行过程中都会发热。我们不能跳过这个。或多或少明显,但电容器也会变热。尤其是电解电容(之所以叫这个名字,是因为它里面有前面提到的电解液)不喜欢温度太高(虽然也不喜欢温度太低——工作温度范围可能会因电容器的设计而异,并且会在产品卡中给出)。每个元器件内部都会出现这样的温度,特别是在由于工作条件而一定会发热的元件附近,因此还必须通过将它们连接到散热器来进行冷却。ARqednc

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看看最新的电视板就一目了然——上面有散热器,旁边有一排电解电容器…此外,最新的设备都是通过开关电源转换器从电源取电,因此会工作在高频下,电解电容器也不喜欢这样的工作条件——这就是为什么大多数鼓包的电容器都出现在计算机电源和计算机本身中。ARqednc

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因此,电解电容不仅会被高频脉冲加热,还会被其他元器件加热。ARqednc

几十年前的电视里面有很大的空间(因为显像管要求使用这么大的盒子),所以内部元器件也可以更大。发热元器件可能放在偏远位置,尤其是远离那些对热敏感的元器件,而且元器件本身也是由工程师设计的,而不是会计师或造型师…ARqednc

所以我们已经知道,并非所有新事物都更好。ARqednc

我们也知道,仅仅因为它看起来损坏了就更换它是没有意义的。ARqednc

我们知道,除了观察,还需要一些工具和知识——即使是像阅读本文所获得的基本知识。ARqednc

上文可以看出,新事物并不总是更好,因此不检查是否真的有必要按原样更换电容器大于利。ARqednc

简而言之:ARqednc

所有这些电容器的用途是什么?

哦,不太一样。根据在整个复杂电路连接中的位置,它们可以用于平滑脉动电压,可以用作将各个系统级与前级以及许多其他地方出现的直流电压分开的滤波器。电容器不可能淘汰,仅此而已。ARqednc

为什么不使用没有电解质的其他产品

嗯…如果可能的话,那肯定早就这样做了。首先,电解电容除了缺点,也有优点,其中有一些决定性的优点:ARqednc

  • 比钽电容等同类产品便宜;
  • 比金属箔电容体积更小;
  • 最重要的是,其电气参数在某些方面优于其他类型的电容器。

本文不是讨论所有类型的电容器并比较其所有优缺点的地方。简单地说,根据“量力而行”的原则,由于电解电容更好、性能更适合执行所分配的任务,在系统的某些地方,这种电容是最好的解决方案,而在其他地方则可能不能使用。正如我们不可能插入电阻来代替二极管一样,电解电容也有自己的“用武之地”。至少现在如此。ARqednc

而且还将存在很长时间…ARqednc

很长…ARqednc

(原文刊登于EDN姊妹网站Elektroda.pl,参考链接:Spuchnięty kondensator - czy wymieniać? Co to oznacza? Jak wygląda? (Swollen capacitor - should it be replaced? What does it mean? What does it look like?),由Franklin Zhao编译。)ARqednc

责编:Franklin
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