Ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής είναι ευρέως γνωστό ως πολωμένος πυκνωτής, όπου η άνοδος έχει πιο θετική Τάση από την κάθοδο. Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές φιλτραρίσματος, φίλτρα χαμηλής διέλευσης, κυκλώματα ενισχυτή ήχου και πολλά άλλα. Μέταλλα όπως αλουμίνιο, ταντάλιο, νιόβιο, μαγγάνιο κ.λπ. σχηματίζουν ένα στρώμα οξειδίου στην ηλεκτροχημική διεργασία, το οποίο εμποδίζει το ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει προς μία κατεύθυνση αλλά επιτρέπει τη ροή ρεύματος στην αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Johann Heinrich Buff (1805-1878), τον Γερμανό φυσικό και χημικό το 1857. Ο Γάλλος ερευνητής και ιδρυτής Eugene Ducretet το 1875 ήταν το πρώτο άτομο που εφάρμοσε αυτήν την ιδέα και εφευρέθηκε ο όρος «βαλβίδα μέταλλο» για αυτά μέταλλα. Η πραγματική ανάπτυξη ηλεκτρολυτικών πυκνωτών με ελαστικά φύλλα διαχωρίζεται με χαρτί που ξεκίνησε από τον A. Eckel της Hydra-Werke (Γερμανία) το 1927 σε συνδυασμό με την ιδέα του Samuel Ruben για στοιβαγμένη κατασκευή.
Τι είναι ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής;
Ο ορισμός του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή είναι, είναι ένας πολωμένος πυκνωτής του οποίου η άνοδος έχει υψηλότερη ή πιο θετική τάση από την κάθοδος. Όπως υποδηλώνει το όνομα ότι είναι ένας πολωμένος πυκνωτής και μια λειτουργία ηλεκτρολυτικού πυκνωτή, χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρολύτη για να λειτουργεί με υψηλότερη ή πιο θετική τάση στην άνοδο από την κάθοδο. Επομένως, το τερματικό ανόδου σημειώνεται με θετικό σημάδι, ενώ η κάθοδος με αρνητικό σύμβολο. Η εφαρμογή τάσης αντίστροφης πολικότητας 1 έως 1,5 βολτ μπορεί να καταστρέψει τον πυκνωτή και το διηλεκτρικό και το αποτέλεσμα είναι επικίνδυνο, οδηγώντας σε έκρηξη ή πυρκαγιά.
Ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρολύτη, με τη μορφή στερεού, υγρού ή γέλης - χρησιμεύει ως κάθοδος ή αρνητική πλάκα για την επίτευξη πολύ υψηλότερης χωρητικότητας ανά μονάδα όγκου. Από την άλλη πλευρά, μια θετική πλάκα ή άνοδος από μέταλλο δρα ως μονωτικό στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται μέσω ανοδίωσης. Αυτό επιτρέπει σε ένα στρώμα οξειδίου να λειτουργεί ως διηλεκτρικό του πυκνωτή.
Κατασκευή
Η κατασκευή του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή περιλαμβάνει δύο λεπτά στρώματα αλουμινίου - το απλό φύλλο και το χαραγμένο φύλλο. Αυτά τα δύο φύλλα διαχωρίζονται από έναν ηλεκτρολύτη. Για να ρυθμίσουν την πολικότητα δύο φύλλων, ανοδίζονται με χημική ανάπτυξη ενός λεπτού στρώματος οξειδίου του αργιλίου για να σχηματίσουν την άνοδο και ξεχωρίζει από την κάθοδο. Κατά τη διαδικασία κατασκευής ηλεκτρολυτικού πυκνωτή, σχηματίζεται η κάθοδος και η ανοδιωμένη άνοδος, η οποία διαχωρίζεται από έναν ηλεκτρολύτη (χαρτί εμποτισμένο με ηλεκτρολύτη).
Κατά τη διάρκεια της τυπικής λειτουργίας, η άνοδος διατηρείται θετική σχετικά με την κάθοδο, επομένως η κάθοδος υποδεικνύεται με αρνητικό (-) σημάδι στο σώμα του πυκνωτή. Καθώς το αλουμίνιο είναι μια πολωμένη συσκευή, η εφαρμογή αντίστροφης τάσης σε αυτούς τους ακροδέκτες θα προκαλούσε τη μόνωση στον πυκνωτή, καταστρέφοντας τον πυκνωτή.
Η μοναδική ιδιότητα ενός πυκνωτή αλουμινίου είναι η διαδικασία αυτοθεραπείας ενός κατεστραμμένου πυκνωτή. Κατά τη διάρκεια της αντίστροφης τάσης, το στρώμα οξειδίου αφαιρείται από το φύλλο, επιτρέποντας ωστόσο στο ρεύμα να περάσει από το ένα φύλλο στο άλλο.
Σύμβολο ηλεκτρολυτικού πυκνωτή
Το σύμβολο του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Τα σύμβολα του πυκνωτή είναι δύο τύπων. Το δεύτερο σύμβολο (b) αντιπροσωπεύει τον πολωμένο πυκνωτή, ο οποίος μπορεί να είναι ένας πυκνωτής ηλεκτρολυτικού ή τανταλίου. Η καμπύλη πλάκα στο σύμβολο υποδηλώνει ότι ο πυκνωτής είναι πολωμένος και είναι η κάθοδος, η οποία συγκρατείται σε χαμηλότερη τάση από την άνοδο. Το πρώτο σύμβολο (α) στο παρακάτω σχήμα αντιπροσωπεύει τον μη πολωμένο πυκνωτή.
Πόλωση
Η γνώση της πολικότητας οποιασδήποτε συσκευής είναι σημαντική για την κατασκευή οποιασδήποτε ηλεκτρονικά κυκλώματα . Η σύνδεση με τον άλλο τρόπο μπορεί να καταστρέψει τον πυκνωτή. Αν και ορισμένοι πυκνωτές δεν είναι πολωμένοι, όπως κεραμικοί πυκνωτές (1 μF ή λιγότερο), μπορούν να συνδεθούν με οποιονδήποτε τρόπο.
κεραμικός πυκνωτής
Σε ορισμένες περιπτώσεις, το θετικό καλώδιο του πυκνωτή θα ήταν μεγαλύτερο από το αρνητικό καλώδιο. Μερικές φορές, οι ακροδέκτες του πυκνωτή κόβονται, όπου ο χρήστης πρέπει να είναι προσεκτικός στη σύνδεση του πυκνωτή.
Οι πυκνωτές τανταλίου και αλουμινίου αποτελούνται από μια πολικότητα που σημειώνεται με το σύμβολο συν (+) που υποδεικνύει την πλευρά της ανόδου.
Ο μη στερεός ηλεκτρολυτικός τύπος ηλεκτρολυτικού πυκνωτή αποτελείται από πολικότητα που σημειώνεται με το σύμβολο μείον (-) που υποδεικνύει την πλευρά της καθόδου.
Μη συμπαγές
Ο συμπαγής ηλεκτρολυτικός τύπος ηλεκτρολυτικών πυκνωτών αποτελείται από πολικότητα που σημειώνεται με το σύμβολο συν που δείχνει την πλευρά της ανόδου, αλλά απουσιάζει για πυκνωτές κυλινδρικού LED και πολυμερούς SMD.
Στερεός
Ηλεκτρολυτικές τιμές πυκνωτών
Ανάλογα με τη δομή της ανόδου και του ηλεκτρολύτη, οι τιμές ηλεκτρολυτικής χωρητικότητας τείνουν να επηρεάζονται. Με μη συμπαγείς ηλεκτρολύτες, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές εμφανίζουν ευρύτερη απόκλιση για συχνότητες και θερμοκρασίες από τους στερεούς ηλεκτρολύτες.
Η βασική μονάδα του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή εκφράζεται ως microfarad (μF). Στα δελτία δεδομένων που καταρτίζονται από τους κατασκευαστές, η τιμή χωρητικότητας αναφέρεται ως ονομαστική χωρητικότητα (CR) ή ονομαστική χωρητικότητα (CN). Αυτές είναι οι τιμές για τις οποίες σχεδιάζεται η χωρητικότητα.
Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές είναι η μεγάλη, κυλινδρική δομή, η οποία είναι πολωμένη και έχει υψηλότερη χωρητικότητα .
Οι τιμές και οι μονάδες του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή τυπώνονται ευανάγνωστα στο σώμα των πυκνωτών. Ξεκινώντας από αριστερά προς τα δεξιά, 1µF, 10µF, 100µF, 1000µF.
Τύποι ηλεκτρολυτικών πυκνωτών
Με βάση τον τύπο υλικού και ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές ταξινομούνται στους ακόλουθους τύπους.
Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής αλουμινίου
Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές αλουμινίου είναι πολωμένοι πυκνωτές, στους οποίους ο ακροδέκτης ανόδου (+) αποτελείται από αλουμινόχαρτο μαζί με χαραγμένη επιφάνεια. Η διαδικασία ανοδίωσης παράγει ένα λεπτό μονωτικό στρώμα οξειδίου, το οποίο δρα ως διηλεκτρικό. Η κάθοδος σχηματίζεται μέσω δεύτερου φύλλου αλουμινίου όταν ένας μη στερεός ηλεκτρολύτης καλύπτει την τραχιά επιφάνεια του στρώματος οξειδίου.
Μη ηλεκτρολυτικός πυκνωτής
Οι μη ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές είναι εκείνοι οι πυκνωτές που αποτελούνται από ένα «μονωτικό υλικό» ως διηλεκτρικό σε μη ηλεκτρολυτική μορφή. Ένας τέτοιος τύπος πυκνωτών δεν είναι πολωμένος και έχει πολλές χρήσεις.
Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής τανταλίου
Ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής τανταλίου προσφέρει χαμηλότερο ρεύμα διαρροής και ESR. Χρησιμοποιεί μέταλλο τανταλίου που λειτουργεί ως άνοδος, που περικλείεται από ένα στρώμα οξειδίου για να λειτουργήσει ως διηλεκτρικό και περαιτέρω τυλιγμένο με αγώγιμη κάθοδο. Αυτοί οι πυκνωτές είναι εγγενώς πολωμένες συσκευές και είναι εξαιρετικά σταθεροί. Λειτουργεί αποτελεσματικά με εξαιρετική συχνότητα όταν συνδέεται σωστά.
Οξείδιο του νιοβίου- Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής
Η κατασκευή ηλεκτρολυτικών πυκνωτών οξειδίου του νιοβίου είναι παρόμοια με τους πυκνωτές τανταλίου. Χρησιμοποίησε οξείδιο νιοβίου αντί για μέταλλο τανταλίου για να λειτουργήσει ως άνοδος. Το οξείδιο του νιοβίου διατίθεται άφθονα και προσφέρει εξαιρετικά σταθερά χαρακτηριστικά από τον πυκνωτή τανταλίου.
Χρήσεις / Εφαρμογές
Ενα μεγάλο εύρος από ηλεκτρολυτικός πυκνωτής οι εφαρμογές έχουν ως εξής
- Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές φιλτραρίσματος για τη μείωση του κυματισμού στα τροφοδοτικά
- Χρησιμοποιείται ως φίλτρο χαμηλής διέλευσης για εξομάλυνση των σημάτων εισόδου και εξόδου
- Χρησιμοποιείται σε κυκλώματα ενίσχυσης ήχου ως φίλτρα για τη μείωση του βουητού
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα του ηλεκτρολυτικός πυκνωτής είναι
- Χρησιμοποιείται για την επίτευξη υψηλής χωρητικότητας
- Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές χαμηλής συχνότητας
- Οι πυκνωτές τανταλίου προτιμώνται από άλλους τύπους λόγω των υψηλών μειονεκτημάτων σταθερότητας του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή είναι τα εξής:
- Πρέπει να είστε προσεκτικοί για να διασφαλίσετε ότι οι πυκνωτές διορθώνονται με σωστά τερματικά
- Η αντίστροφη τάση μπορεί να προκαλέσει ζημιά στον πυκνωτή
- Επηρεάζεται εύκολα λόγω αλλαγής θερμοκρασίας
- Ο πυκνωτής όταν χρησιμοποιείται με συνδυασμό μη ηλεκτρολυτών αυξάνει το μέγεθος του πυκνωτή
Συχνές ερωτήσεις
1. Πού χρησιμοποιούνται ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές;
Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές φιλτραρίσματος, κυκλώματα ενίσχυσης ήχου και σε φίλτρα χαμηλής διέλευσης
2. Πώς αναγνωρίζετε έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή;
Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές επισημαίνονται συνήθως με μια λωρίδα, η οποία δείχνει το αρνητικό μόλυβδο. Ο θετικός μόλυβδος είναι συνήθως μεγαλύτερος από τον αρνητικό μόλυβδο.
3. Έχουν πυκνωτές λάδι;
Ναί. Οι πυκνωτές με λάδι είναι διαθέσιμοι και είναι γενικά υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης.
4. Είναι ηλεκτρολυτικός πυκνωτής AC ή DC;
Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές χρησιμοποιούνται γενικά σε κυκλώματα με παροχή ρεύματος DC. Οι τάσεις AC ενδέχεται να προκαλέσουν ζημιά στον πυκνωτή.
5. Ποια είναι η μέση διάρκεια ζωής ενός πυκνωτή;
Η μέση διάρκεια ζωής ενός πυκνωτή αναμένεται να είναι 15 χρόνια. Η διάρκεια ζωής μπορεί να μειωθεί εάν το ρεύμα κυματισμού είναι υπερβολικό και θερμαίνει τον πυκνωτή.
Σε αυτό το άρθρο, ο αναγνώστης γνωρίζει τις γνώσεις του ηλεκτρολυτικού πυκνωτή. Συζητήσαμε τον ορισμό, την κατασκευή, την πολικότητα και τη σήμανση, εφαρμογές και πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Επιπλέον, ο αναγνώστης μπορεί να γνωρίζει τους τύπους ηλεκτρολυτικών πυκνωτές .
