Почему греются конденсаторы в импульсных источниках питания?

[pinki]

Такой вот прикладной вопрос. Занимаюсь ремонтом электронной техники. И вот беда последних лет - с распространением импульсных источников питания очень много случаев выхода из строя по причине перегрева электролитических конденсаторов, сглаживающих напряжение после выпрямителя. Прямая замена обычно неэффективна - через некоторое время выходят из строя (вздуваются и теряют ёмкость) и новые конденсаторы. Для того, чтобы качественно чинить, хотелось бы знать причину, по которой конденсаторы греются, и почему раньше это явление не было распространённым?

[Антипка]

Никакие конденсаторы не являются идеальными, в любом типе реальных конденсаторов есть потеря энергии. В силу этого для каждой марки конденсатора есть свой предел рабочей частоты. Для "электролитов" он довольно низкий. Импульсные же источники мало того, что работают на достаточно высоких частотах (десятки килогерц), у них еще и высшие гармоники медленно затухают из-за формы рабочего сигнала. В результате для "электролитов" значительно превышается рабочая частота, причем вне зависимости от того, на входе или выходе импульсного блока они стоят. Вот и "горят". Выход только один - отделять их от импульсного блока дополнительным LC-фильтром, чего разработчики промышленной РЭА, как правило, не делают.

[Someone]

Мне радиолюбитель говорил, что параллельно электролитическому конденсатору нужно включать керамический достаточной ёмкости, который будет пропускать высокочастотную составляющую. Их часто не ставят. Я вот посмотрел на mainboard в своём компьютере - рядом с электролитическими конденсаторами можно видеть пустые дырочки для установки керамических конденсаторов, а самих этих конденсаторов нет. И та же история: электролитические конденсаторы греются и вздуваются.

[pinki]

Уточняю - конденсаторы стоят ПОСЛЕ выпрямителя. Окуда там частота? Они на постоянном напряжении.

[Someone]

После выпрямителя получается не постоянный ток, а пульсирующий. С определённой частотой, зависящей от частоты тока перед выпрямителем и схемы выпрямителя. Конденсаторы как раз нужны для того, чтобы сгладить эти пульсации.

[e7e5]

Someone писал(а):

Конденсаторы как раз нужны для того, чтобы сгладить эти пульсации.

Экономят на них, а потом еще блоки, видимо, от этого еще странные щипящие, скворчащие, рычащие звуки издают - Вообщем, чтобы работа вам была

[pinki]

Someone писал(а):

После выпрямителя получается не постоянный ток, а пульсирующий. С определённой частотой, зависящей от частоты тока перед выпрямителем и схемы выпрямителя. Конденсаторы как раз нужны для того, чтобы сгладить эти пульсации.

Сгладили конденсаторы пульсации, да. И напряжение на них - постоянное, не пульсирующее. Чем же их греет?

[powerZ]

pinki писал(а):

И напряжение на них - постоянное, не пульсирующее

Пульсация напряжения строго говоря всегда есть, т.к. ток через конденсатор течет импульный

pinki писал(а):

Чем же их греет?

Переменный ток. RMS (действующее значение). Электролитический конденсатор (в простейшем случае) можно представить как последовательное соединение емкости и активного сопротивления. Оба параметра кстати зависят от частоты. Так вот на активном сопротивлении и выделяется мощность.

pinki писал(а):

Прямая замена обычно неэффективна

Могу посоветовать ставить конденсаторы большей емкости или с низким ESR (Low ESR). ESR - расшифровывается как эквивалентное последовательное сопротивление.

[e7e5]

pinki писал(а):

И напряжение на них - постоянное, не пульсирующее. Чем же их греет?

Это врядли.
http://monitor.espec.ws/section11/topic88455.html
А во-вторых, конденсатор не идельный, с потерями....

[pinki]

Ага, ссылка - это хорошо, а вот вам другая ссылка - http://monitor.net.ru/forum/topic161848-64.html

Обратите внимание на посты Rottor (бывший модератор этого форума) и KRAB (модератор).

[e7e5]

[quote="pinki"]Ага, ссылка - это хорошо, а вот вам другая ссылка - http://monitor.net.ru/forum/topic161848-64.html
quote]
Вообщем, предлагаю вам подумать, как сделать опыт для исследования таких тепловых эфеектов - на практике.

[Серг]

Патамушо... Схемно, все в поряде. Обратите внимание на изготовителя. Если, Вы занимаетесь ремонтом и не знаете причину - вывод один. Вы недавно в ремонте. Не экономте на деталях. Брать кондеры, особенно электролиты Чина и иже с ней - никакого ремонта не будет. Минимум - это Тайвань. Вы бы еще Ереванские ставили ))

[TSDrive]

Для любых (ну или почти любых) импульсных устройств электролит конечно нужно отвязывать от ВЧ импульсной сотавляющей тока пленкой, либо керамикой. Ибо фильтровый элеткролит обычно рассчитан при пректировании на НЧ пульсу сети, но перезаряд его, определяемый реактивностями нарузки утсройства, мало кто учитывает. В инверторах для частотного привода, кстати, тоже наши узкоглазые братья маху дают при выборе фильтровых эл-дитов. Потом интересные эффекты наблюдаются из-за того, что "время жизни" конденсатора при неправильном выборе, сокращается до 1000 часов. В результате такое устройство (очень похожее на настоящее) работает, как живое, пару-тройку месяцев, затем банки отстреливаются

[powerZ]

TSDrive в сообщении #142292 писал(а):

Для любых (ну или почти любых) импульсных устройств электролит конечно нужно отвязывать от ВЧ импульсной сотавляющей тока пленкой, либо керамикой.

Чепуха, вам всю плату керамикой тогда заставить придется. Это не для снижения потерь от имульсной составляющей. Керамика или пленочные конденсаторы ставятся для снижения EMI. А электролит имеет такой параметр как максимально-допустимый действующий ток. Вот его превышать нельзя. Между прочим, с ростом частоты этот самый допустимый ток слегка растет.

[TSDrive]

Чепуха, вам всю плату керамикой тогда заставить придется.

А всю и не надо.

Это не для снижения потерь от имульсной составляющей. Керамика или пленочные конденсаторы ставятся для снижения EMI. А электролит имеет такой параметр как максимально-допустимый действующий ток. Вот его превышать нельзя. Между прочим, с ростом частоты этот самый допустимый ток слегка растет.

Irms max на каждый конденсатор -это даташитный параметр, точно; И растет он немного с ростом частоты -тоже истина, -о фактах не спортят. НО:
В работающем устройстве ток чкрез фильтровый эл-лит является суммой токов, определяемых переменной составляющей выпрямленного напряжения и перезарядных токов, определяемых схемотехникой и реактивностями той части схемы, которая расположена между элеткролитами и собственно нагрузкой ИП. Напр., в 3ф инверторе, нагруженном на асинхронный двигатель, эта импульсная составляющая весьма и весьма существенна.
Поэтому пленочный (в 99% -металлизированный полипропилен) конденсатор ставят между
эл-литом и нагрузкой -если смотреть по геометрии/конструктиву.
Кроме этого, пленка выполняет еще одну весьма важную ф-кцию: поскольку элеткролит для ВЧ составляющих спектра тока есть последовательно соединенные паразитная внутренняя индуктивность, паразитное активное сопротивление и, сосбтвенно, идеальная емкость, то получаем высокодобротный последовательный LC-контур. Вы в любой (не, вру, не в любой, а только у нормальных производителей) даташите на конд., найдете параметр собственной резонансной частоты. И если имп. ток со стороны преобразовательной части вам сей резонанс обеспечит -увидите точно такой же развороченный корпус конденсатора (резонанс напряжений -рост тока утечки - пробой диэлектрика - тепловой пробой -аудио-визуальный эффект).