طول عمر و قابلیت اطمینان خازن ها چقدر است؟
Apr 14, 2023
خازن ها عنصر ضروری بسیاری از طرح های مدار هستند، اما همچنین می توانند بخش گران قیمت یک سیستم باشند. به همین دلیل است که هنگام خرید قطعات برای یک دستگاه الکترونیکی، مهم است که بدانیم عمر و قابلیت اطمینان انواع خازن های مختلف چقدر است.
خازن وسیله ای است که بار الکتریکی را ذخیره می کند و شامل هادی هایی است که توسط ماده ای عایق به نام «دی الکتریک» از هم جدا شده اند. این می تواند هوا، کاغذ، پلاستیک، میکا یا سرامیک باشد. دی الکتریک دارای تعدادی ویژگی است که در طراحی یک خازن مهم است و این ویژگی ها بر میزان ظرفیت خازن تأثیر می گذارد.
رایج ترین نوع خازن، خازن الکترولیتی آلومینیومی است که از دو ورق آلومینیومی رسانا ساخته می شود که یکی از آنها دارای یک لایه اکسید عایق و یک فاصله دهنده آغشته به الکترولیت مایع رسانا است. این رول می شود، در یک محفظه استوانه ای قرار می گیرد و با دو پایه اتصال یا پایه نصب می شود.
این کلاهک ها قطبی هستند، به این معنی که هر ولتاژ DC اعمال شده در آنها باید مطابق با علامت های مثبت یا منفی روی بدنه آنها باشد. ساخت آنها ارزان است و برخلاف بسیاری از انواع دیگر خازن ها، از نظر فیزیکی نسبت به مقدار ظرفیتی که ارائه می کنند، کوچک هستند.
عمر مفید آنها معمولاً 15 سال یا بیشتر است و معمولاً پس از آن برای مدت طولانی قابل استفاده مجدد هستند. اغلب، به دلیل تبخیر الکترولیت، مقداری از ظرفیت نامی خود را از دست می دهند، اما همچنان قابل استفاده خواهند بود.
در مدارهای صوتی، رایج ترین استفاده از خازن ها برای سه عملکرد است: جفت کردن ولتاژ DC از خروجی یک عنصر مدار به دیگری. جداسازی و ذخیره ریل های منبع تغذیه؛ و مدارهای انتخابی فرکانس مانند فیلترها و اکولایزرها. در این برنامهها، آنها بهعنوان یک «مسدودکننده» بسیار مؤثر جریان جریان DC عمل میکنند و اثر تداخلی را کاهش میدهند که میتواند کیفیت سیگنال صوتی را با وارد کردن مقدار زیادی نویز به سیستم مختل کند.
آنها همچنین با کاهش اثر سیگنالهای فرکانس پایین و گاهی اوقات، افزایش پاسخ فرکانسهای بالاتر به عنوان یک فیلتر عمل میکنند تا این سیگنالها را برای تقویتکننده آسانتر کنند. آنها در مدارهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و می توان آنها را در انواع مختلفی از دستگاه ها از رادیوهای لوله ای گرفته تا رایانه ها و تجهیزات صوتی یافت.
طول عمر خازن به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله موادی که از آن ساخته شده است، کاربرد آن و دمای محیطی که در آن ذخیره یا کار می کند. همچنین تحت تأثیر گرمایش موضعی، قطبیت معکوس DC و نوسانات جریان، و اعمال جریان های موج دار در مدار قرار می گیرد.
به طور کلی، خازنهای الکترولیتی نسبت به خازنهای غیرالکترولیتی بیشتر مستعد تخریب هستند و ESR (مقاومت سری معادل داخلی) با افزایش سن افزایش مییابد. این به این دلیل است که عایقهای روی الکترولیتها نازکتر هستند و سطح بزرگتری نسبت به همتایان غیرالکترولیتی خود دارند، که باعث میشود آنها در معرض جریان نشتی باشند.
با این حال، یک منبع تغذیه با طراحی خوب می تواند طول عمر کلاهک های الکترولیتی را با جلوگیری از ایجاد گرما روی آنها افزایش دهد. اینجاست که ایده خوبی است که از منبع تغذیه ای استفاده کنید که دارای ویژگی های محافظ داخلی برای جلوگیری از فرار حرارتی است و در صورت لزوم، هر الکترولیتی که عمر مفید خود را به پایان رسانده است جایگزین کنید.
