¿Debo descartar mi inventario de condensadores electrolíticos viejos?

He estado haciendo electrónica de hobby durante más de 10 años, y algunos de mis condensadores electrolíticos son fácilmente de esa edad. Parecen funcionar bien y no muestran corrosión u otros defectos visibles, pero generalmente se usan en la creación de prototipos en lugar de la producción.

Sabiendo que tienen una vida útil limitada , tengo curiosidad por saber si debería descartar lo que tengo y comprar un nuevo inventario, y rotarlo.

¿Cuál es la mejor forma de saber si mis gorras anteriores han fallado, están fuera de especificaciones o quizás van a fallar?

La mejor manera de saber si un tapón electrolítico es malo o está a punto de estropearse es usar un medidor de ESR .

Un medidor de ESR mide directamente una de las principales razones por las que fallan las tapas electrolíticas: cuando la ESR se eleva, P = I²R nos dice que la disipación de potencia aumenta, por lo que se produce calor, lo que evapora más electrolito, lo que hace que la ESR aumente, que ... Eventualmente, poof-bang, ya no es una gorra.

Lea la hoja de datos de la tapa para averiguar el valor esperado de ESR. Varía considerablemente entre los tipos de condensadores y los valores de capacitancia. Como regla general, cuanto más barato y pequeño sea el límite, mayor será la ESR esperada. He visto valores que van desde 30 mΩ a 3 Ω. Sin embargo, la única razón por la que incluso doy números es para mostrar esta relación de 100: 1, no para establecer sus expectativas para que pueda medir sin haber leído la hoja de datos de la tapa.

Puede volver a formar el dieléctrico de las tapas electrolíticas. Hay dos métodos principales.

Reformar el dieléctrico con un suministro de banco

Una escuela de pensamiento es cargar el límite durante muchos minutos a través de un esquema de limitación de corriente a su voltaje nominal, luego dejarlo allí por muchos minutos más.

Existen varios métodos para hacer esto, todos con el objetivo principal de limitar las corrientes a niveles que eviten que el condensador explote en su cara si el condensador simplemente no se puede restaurar.

El método de resistencia

La forma más sencilla de lograr esto es colocar una resistencia grande en serie entre el capacitor y el suministro de voltaje. Use la fórmula de constante de tiempo RC (τ = RC) para calcular el valor de resistencia apropiado. La regla general que me dieron se basa en el hecho de que un condensador está casi completamente cargado después de cinco constantes de tiempo, por lo que establecemos τ = 1500 en la fórmula anterior: 5 minutos en segundos × 5 constantes de tiempo. Entonces podemos reorganizar eso a R = 1500 ÷ C. Ahora simplemente sustituya el valor de su condensador en la fórmula para obtener la resistencia mínima requerida.

Por ejemplo, para volver a formar un límite de 220 μF, querrá cargarlo a través de una resistencia no menor a 6.8 MΩ.

Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación al voltaje de trabajo normal para el condensador. Si se trata de un condensador de 35 V, es probable que tenga unos 30 V en funcionamiento normal, por lo que lo usaría como punto de ajuste de voltaje. No puedo ver una buena razón para empujar el condensador más allá de su voltaje de trabajo normal; la fuerza dieléctrica aumentará con el tiempo hasta cierto límite físico y se detendrá allí.

Este método no es lineal, se carga más rápido al inicio y luego se ralentiza asintóticamente a medida que se acerca al punto de ajuste de voltaje de la fuente de alimentación.

El método de corriente constante

Un método más sofisticado sería utilizar una fuente de alimentación de banco limitada en corriente , logrando el mismo fin. La fórmula para eso es I = CV ÷ τ. Si siempre queremos cargar más de 30 minutos, τ = 1800.

Para reelaborar nuestro ejemplo de 220 µF, también necesitamos conocer el voltaje final, que seleccionaríamos de la misma manera que arriba. Usemos 30 V como nuestro objetivo nuevamente. Sustituyendo eso y nuestro tiempo de carga en la fórmula anterior se obtiene la corriente de carga necesaria, que en este caso es de 3.7 µA.

Si su fuente de alimentación solo puede bajar a 1 mA para la configuración del límite de corriente, entonces debe decidir si desea arriesgarse a recargar en solo 6.6 segundos, lo que obtenemos mediante una simple reorganización de la fórmula.

Este método es lineal, aumentando el voltaje a través del condensador una cantidad fija por unidad de tiempo hasta que alcanza el punto de ajuste del voltaje. La consecuencia principal de esto es que la corriente de carga final será mayor durante un tiempo de carga total dado que con el método de resistencia, pero la corriente de carga inicial será menor. Como el peligro de dañar el condensador aumenta a medida que se acerca al punto de ajuste de voltaje, eso hace que el método de resistencia sea más seguro, con el tiempo de carga igual.

Método combinado

Eso nos lleva al método combinado, que se utilizó en el enlace anterior: una fuente de alimentación de corriente constante que carga el condensador a través de una resistencia. La resistencia desacelera la corriente de carga a medida que aumenta el voltaje, y la fuente de alimentación con corriente limitada puede limitar la velocidad de carga a voltajes bajos por debajo de lo que la resistencia haría solo.

Corriente de fuga

Si hace esto con una buena fuente de alimentación, una vez que alcanza el límite de voltaje de carga, si la fuente de alimentación continúa mostrando algún flujo de corriente, esa es la corriente de fuga de su condensador, que puede comparar con las especificaciones en la hoja de datos de la tapa. Un condensador ideal tiene una corriente de fuga de cero, pero solo los mejores condensadores se acercan a ese ideal. Las tapas electrolíticas están lejos de ser ideales. Si deja el condensador en la configuración de carga, es posible que la corriente de fuga disminuya durante un tiempo después de alcanzar el límite de voltaje y luego se estabilice. Es ese punto que sabes que el dieléctrico ahora es tan fuerte como se va a poner.

Reformar el dieléctrico en circuito

El segundo método también eleva el voltaje del capacitor lentamente durante un largo período, pero lo hace en el circuito. Solo funciona para equipos alimentados por CA, y se usa mejor para reformar los dieléctricos en fuentes de alimentación lineales, ya sean reguladas o no.

Realizas este truco usando una variac , que te permite elevar el voltaje de suministro de CA al circuito lentamente. Comenzaría a un voltio o dos, luego lo ajustaría hacia arriba un voltio o tres a la vez, con muchos segundos entre cambios. Al igual que con los métodos anteriores, espere pasar al menos media hora en esto. Estamos tratando con química húmeda aquí, no con puertas de semiconductores; Toma tiempo.

Cuanto más "lineal" sea el circuito con el que hace esto, es más probable que funcione bien. Es probable que las fuentes de alimentación conmutadas y los circuitos digitales se molesten por el aumento lento del voltaje del riel producido por este método. Algunos circuitos pueden incluso autodestruirse en tales condiciones, porque están diseñados con el supuesto de que el voltaje de suministro siempre aumentará rápidamente de cero a su valor operativo normal.

Si tiene un circuito digital alimentado por una fuente de alimentación regulada linealmente, es posible que desee volver a formar la fuente de alimentación separada del circuito alimentado. Es posible que desee colocar una carga resistiva en la salida de la fuente de alimentación mientras lo hace.

La ESR ha sido mencionada como un medio para evaluar la calidad del condensador.

En ausencia de un medidor de ESR, se puede sustituir un osciloscopio, el propio cerebro y el sistema de entrada óptica por una señal de onda cuadrada y una resistencia. Muchos 'ámbitos tienen salidas de calibración de onda cuadrada como una ventaja.

Aplique onda cuadrada al condensador a través de una resistencia en serie de valor adecuado. [Generador - serie R - tapa - tierra. ]

• El valor de "valor adecuado" depende de la ESR y la capacidad de accionamiento del generador. Idealmente, R es un rango ESr varias veces más probable, pero use de manera realista el valor más bajo que la fuente de señal tolerará dentro de las especificaciones y / o sin distorsionar significativamente la onda cuadrada.

Observe el voltaje a través del condensador con osciloscopio.

Cuando se aplica la onda cuadrada, el voltaje del condensador saltará esencialmente instantáneamente debido al divisor formado solo por ESR y la resistencia en serie.
Como el voltaje a través de un condensador no puede cambiar instantáneamente, el efecto inicial instantáneo se deberá solo al ESR.
ESR ~~~ = Vstep_initial / Rseries x Vpp_square_wave.

Uno no tiene que lidiar con esto cuantitativamente, solo mire el alcance y tenga en cuenta que para un lote de tapas idénticas, un gran paso inicial en comparación con los demás = tapa mala.