Что такое конденсатор. Его параметры
Приветствую, друзья!
В первой части статьи мы рассмотрели, как устроен конденсатор.
Вы уже знаете, в каких единицах измеряется его ёмкость, как конденсаторы обозначаются в электрических схемах.
Вы уже знаете, где и как используются конденсаторы в компьютерной технике.
Конденсатор, как и любой компьютерный «кирпичик», обладает параметрами, которые характеризуют его работу.
Давайте углубим наши знания и посмотрим
Какими ещё параметрами характеризуются конденсаторы?
Вообще говоря, таких параметров много. У нас тут не нобелевская лекция, поэтому ограничимся только необходимым минимумом, который пригодится в практической деятельности.
Номинальное рабочее напряжение. Конденсатор может использоваться в режимах, когда напряжение на нём не превышает рабочего.
Использовать, например, электролитический конденсатор с рабочим напряжением 10 В в цепях +5 В или +3 В можно.
Чем больше рабочее напряжение электролитического конденсатора при равной ёмкости, тем больше его габариты.
Рабочее напряжение на керамических и других конденсаторах может явно не указываться или не указываться вообще — особенно, если конденсатор имеет маленькие размеры.
Полная информация о всех параметрах конденсатора имеется в соответствующем даташите (справочных данных), который имеется на сайте фирмы — производителя.
ESR (Equivalent Series Resistance) — эквивалентное последовательное сопротивление. Выводы конденсатора и их контакты с обкладками имеет не нулевое, хотя и очень небольшое сопротивление. Это сопротивление активное, поэтому, в соответствии с законами Ома и Джоуля-Ленца, при протекании тока на этом сопротивление будет рассеиваться тепло.
Это приведет к нагреву конденсатора.
Поэтому на электролитических конденсаторах обычно указывает максимальную рабочую температуру.
В компьютерных блоках питания и материнских платах используются специальные конденсаторы — с пониженным ESR.
Величина ESR может для таких конденсаторов быть в пределах от сотых до десятых долей Ома.
Что будет, если вместо конденсатора с пониженным ESR при ремонте блоков питания или материнских плат поставить обычный? Некоторое время он поработает. Но так как его ESR больше, то через цепь такого конденсатора будет протекать больший ток, который вызовет ускоренную деградацию конденсатора. Поэтому он быстро выйдет из строя.
Величиной ESR можно узнать по специальной маркировке (чаще всего 2 латинских буквы) на корпусе конденсатора. Соответствие этих букв реальным значениям ESR указывается в даташите.
Параллельное соединение конденсаторов
Несколько конденсаторов могут включаться последовательно или параллельно. При параллельном соединении ёмкости всех конденсаторов суммируются. При последовательном соединении общая ёмкость батареи конденсаторов меньше самой маленькой, так как складываются величины, обратные емкости. Но зато напряжение, при котором можно работать такая батарея, будет больше рабочего напряжения одного конденсатора.
На материнских платах в цепи низковольтного источника напряжения, питающего ядро процессора, используется несколько однотипных конденсаторов, соединенных параллельно.
Интересный вопрос: почему бы не поставить один конденсатор емкостью, эквивалентной емкости батареи конденсаторов?
Дело в том, что у параллельно соединенных конденсаторов суммарное ESR будет гораздо меньше, чем ESR одного конденсатора. Потому что при параллельном соединении сопротивлений общее сопротивление уменьшается.
Что будет, если перепутать полярность конденсатора?
Если ошибиться с полярностью электролитического конденсатора – он обязательно выйдет из строя!
Сопротивление конденсатора при обратной полярности небольшое, поэтому через его цепь потечет значительный ток.
Это вызовет быстрый перегрев, закипание электролита, пары которого разорвут корпус.
Такой же эффект вызовет и увеличение рабочего напряжения выше указанного на корпусе.
Чтобы исключить нехорошие последствия, верхняя крышка корпуса делается профилированной, с канавками-углублениями на верхней крышке.
При повышенном давлении внутри крышка расходится по этим канавкам, выпуская пары наружу.
Следует отметить, что электролитические конденсаторы, использующиеся в компьютерных блоках питания и материнских платах, могут выйти из строя после нескольких лет эксплуатации в нормальном рабочем режиме.
Дело в том, что в конденсаторах из-за наличия электролита постоянно протекают электрохимические процессы, усугубляющиеся тяжелым режимом работы и повышенной температурой.
Как правильно заменить неисправные конденсаторы при ремонте материнской платы компьютера можно прочитать здесь.
Как измерить ёмкость и ESR конденсатора?
Ёмкость конденсатора можно измерить с помощью обычного цифрового мультиметра.
Большинство цифровых мультиметров могут измерять не только ток, напряжение или сопротивление, но и ёмкость.
При измерении емкости надо с помощью переключателя выбрать необходимый поддиапазон и использовать отдельные гнёзда с маркировкой «F».
Однако большинство мультиметров измеряет емкость не более 20 микрофарад. А если надо измерить ёмкость в несколько тысяч микрофарад?
В этом случае необходимо использовать комбинированные приборы — измерители ёмкости и ESR. Существует множество разновидностей таких приборов и приборчиков.
Автор использует в своей практике мультитестер с АлиЭкспресс.
Кроме измерения ESR и ёмкости, им можно проверять полупроводниковые приборы, сопротивления и индуктивности.
Удобная штука, доложу я вам!
Если проверять вздутые электролитические конденсаторы — выяснится, что у них повышенное ESR и сниженная емкость.
Иногда тестер вообще дают ошибку, не опознавая конденсатор как конденсатор. Может быть и так, что конденсатор по внешнему виду абсолютно нормальный, но имеет повышенное ESR (хотя и достаточную емкость).
Поэтому в блоке питания он нормально работать не будет!
Заканчивая, отметим, что конденсаторы небольшой ёмкости, использующиеся в «дежурке» компьютерного блока питания, имеют очень небольшие габариты. Электролита у них внутри немного, поэтому у них «не хватает силы» вздуться.
До встречи на блоге!