С появлением импульсных блоков питания, а так же другой импульсной аппаратуры, у современных электролитических конденсаторов, помимо такого важного параметра как емкость конденсатора, появился еще такой важный параметр - ЭПС конденсатора. ЭПС — это последовательное эквивалентное сопротивление конденсатора. В английской аббревиатуре она называется ESR (Equivalent Series Resistance).
Чтобы разобраться с ЭПС эквивалентном последовательном сопротивлением конденсатора, напомню конструкцию электролитического конденсатора.
На фотографии показаны разобранные электролитические конденсаторы. Внутри стакана находится виток, в котором смотаны обкладки конденсатора.
Этот размотанный виток состоит из алюминиевой фольги - фольга выполняет роль обкладок конденсатора. Между обкладками проложена бумага, которая пропитана электролитом. Выводы конденсатора к обкладкам крепиться с помощью заклепок.
Любой электронный компонент не идеален, в том числе и конденсатор. Электролитический конденсатор можно представить набором таких элементов,
где C - это емкость, собственно сам конденсатор, резистор Rp - это сопротивление диэлектрика в конденсаторе. Величина данного резистора составляет десятки и сотни МОм. Этот резистор влияет на ток утечки конденсатора. Так как обкладки конденсатора свернуты между собой, образуется индуктивность. Значение этой индуктивности составляет где-то примерно 10 нГн. Резистор Rc - это активное сопротивление конденсатора. На его значение влияет химический состав электролита, высох электролит или еще нет, сопротивление выводов конденсатора, а также сопротивление мест крепления к выводов конденсатора к собственно к обкладкам конденсатора. Значение сопротивление этого резистора больше всего оказывает влияние на значение величины эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора.
Вот схема обычного выпрямителя.
Эквивалентное последнее сопротивление данного конденсатора исправного, нового оно очень мало и им можно пренебречь и обычно что и делают - пренебрегают. Эта схема нормально работает, конденсатор выполняет свою функцию сглаживает пульсации. Теперь в конденсаторе появилась сопротивление - появилось большое внутреннее активное сопротивление.
Что при этом происходит. Через это сопротивление течет ток, и соответственно, сопротивление нагревается, а поскольку оно находится внутри - греется сам конденсатор и происходит такое явление, как высыхании электролита. И со временем это сопротивление увеличивается. Электролит сохнет, емкость электролитического конденсатора уменьшается и соответственно он уже не выполняет свою функцию по фильтрации пульсаций в данном блоке питания. Конденсатор выходит из строя, и, собственно говоря, вся схема становится здесь неработоспособной. На выходе из данного выпрямителя будут большие пульсации. Вот такое вредное воздействие оказывает увеличение эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора.
Методы по предупреждению повышения ЭПС электролитических конденсаторов.
Какими способами можно предупредить повышение эквивалентного сопротивления конденсатора? Первое - это использование качественных фирменных электролитических конденсаторов. В них применяется более качественные электролиты, они более лучшие герметизированы по сравнению с разными подделками. Второе - это выбирать конденсатор с более высокой верхней рабочей температурой. Вот два конденсатора - один имеет температуру в 85 градусов верхнюю придельную, другой конденсатор имеет верхнюю температуру 105 градусов. Лучше выбирать конденсаторы с верхней рабочей температурой 105 градусов.
Следующие два совета больше подходят для проектировщика аппаратуры. Первый совет - это не допускать перегрева конденсаторов. Посмотрите на эту материнскую плату.
Здесь конденсаторы, которые формируют питание процессора работают в достаточно напряженных условиях: на них дует горячий воздух с процессора и разумеется, они со временем достаточно быстро высыхают. По возможности надо не допускать перегрева конденсаторов.
И еще один совет: вместо одного конденсатора применять параллельно несколько включенных конденсаторов.
Это продлит не только срок службы конденсаторов но и собственно говоря срок службы самой радиоэлектронной аппаратуры, в которой применяются данные конденсаторы.
Какое должно быть значение величины ЭПС конденсатора? В идеальном случае оно должно быть 0 Ом. Но поскольку электролитический конденсатор не идеален, величина ЭПС хорошего, исправного конденсатора начинается где-то со значения 0,05 Ом.
