Конденсаторы в БП? — Хабр Q&A

Напряжение написанное на конденсаторе показывает по сути его запас прочности. Подадите более высокое — его пробьет. Вы просто увеличили «запас прочности» конденсаторам, и ничего более. Если погуглите на тему блоков питания — ставить конденсаторы с запасом по напряжению рекомендуют практически все, единственное ограничение здесь — запас лучше делать разумным, т.к. конденсаторы бОльшего вольтажа, как правило, крупнее и дороже.
По поводу увеличения емкости — совет верен в отношении фильтров блоков питания, но не в остальных случаях (скажем, если вы значительно измените емкость конденсатора в кроссовере колонок, вы измените частоты среза и вероятно подпортите звук). В традиционных трансформаторных блоках питания (с импульсными не знаком) конденсатор гасит пульсации, там с увеличением емкости увеличивается и подавление пульсаций, но при этом на старте значительно возрастает ток первичной зарядки конденсатора.

Ответ написан

2012, в 09:30″> более трёх лет назад

конденсаторы можно ставить с бОльшими характеристиками (16 В свместо 10, 25000 мкФ вместо 10000 мкФ и пр.), но не наоборот. Так что все в порядке.

Ответ написан более трёх лет назад

Сейчас вы подвергаете их определенному воздействию, которое немного выше номинальных показателей

По идее, все должно работать и так, но я бы перестраховался

Капитан, перелогиньтесь.

Ответ написан более трёх лет назад

Китайцы в бп ставят 16В 1000мФ кондюки, потому что они дешевле, по сути если поставить на 25В 1000мФ ничего не случится, просто у конюков будет больше запас для пикового напряжения. К примеру стандартные 16В 1000мФ вздываются или взрываются иногда не только от пиковых напряжений, но и от температуры в бп. Я тоже ставлю вместо 16В кондюков 25В и бп живет еще дольше, чем до поломки.

Ответ написан более трёх лет назад

Комментировать

У каждой микросхемы есть определенный «запас прочности», иными словами- разность показателей, в пределах которых все составляющие схемы работают нормально (простой пример- лампочка «Ильича», расчитанная на 220-240В.). Сейчас вы подвергаете их определенному воздействию, которое немного выше номинальных показателей (12.28 вместо 12 и 5.13 вместо 5, хотя разумеется, что блок питания не выдает ровно 5 и ровно 12в).

Основная характеристика конденсатора- это емкость. В Вашем случае она не изменилась. По идее, все должно работать и так, но я бы перестраховался и сходил в магазин радиодеталей…

Ответ написан более трёх лет назад

На материнской плате можно ставить электролитические конденсаторы меньшей емкости. Проверено. Я ставил вместо 3300 mkf 1800/ А с напряжением осторожнее. Дело в том, что конденсатор на 25 вольт при разрядке дает 25 вольт. Если заменить конденсатор на 6,3 в на конд. 25 в, то возможен выход из строя материнки при разряде конденсатора при выключении компьютера. Хороше, если есть защита типа стабилитрона, варикапа… А если нет… Однозначно — выход из строя материнки.

Ответ написан более трёх лет назад

Ремонт блока питания компьютера.

Замена вздутых конденсаторов. Чем отличаются компьютерные конденсаторы от обычных?

Наиболее стандартная и частая проблема не рабочих БП — это электролитические конденсаторы.

Электролитические конденсаторы — разновидность конденсаторов, в которых диэлектриком между обкладками является пленка оксида металла на границе металла и электролита. Этот окисел получают методом электрохимического анодирования, что обеспечивает высокую равномерность изолирующего слоя.

Со временем электролит высыхает и конденсатор теряет свою емкость, в большинстве случаев выход конденсатора из строя можно оценить по внешнему виду. Конденсатор вздувается вверху, где у него имеется специальная выштамповка.

Также может надуться и нижняя часть, где выходят ножки. А может вытечь и содержимое конденсатора.

Характерными признаками проблемных конденсаторов могут быть самопроизвольные выключения компьютера, монитора, телевизора и другой техники. Вначале это может проявляться только под нагрузкой, например при запуске требовательной к ресурсам компьютера игры.

Для самостоятельно замены конденсаторов в импульсном блоке питания не потребуется особых навыков и инструментов. Кроме паяльника, отвертки и кусачек, в принципе, больше ничего не понадобится.

Покажем замену конденсаторов на примере ремонта импульсного блока питания PC-ATX:

Откручиваем 4-ре винта и снимаем крышку БП:

Смотрим на вздутые конденсаторы и записываем их емкость и напряжение — это основные параметры для покупки новых кондеров:

К примеру, у нас под замену пошли конденсаторы 1000мкФ на 10В и на 16В. Заменить конденсатор с напряжением 10В на 16В можно, наоборот нельзя, т.е. напряжение может быть только выше. Однако на сегодня можно купить любой конденсатор, это до 2000-го года приходилось использовать то, что есть.

Выпаиваем конденсаторы:

Скорее всего, при покупке новых конденсаторов, особенно при замене их в материнской плате, Вам зададут вопрос: — «А Вам простой или для материнских плат?»

Чем же отличаются компьютерные конденсаторы от обычных?

В компьютерах часто используют оксидные конденсаторы с низким паразитным внутренним сопротивлением (Low ESR) — низкоимпедансные. Визуально их можно отличить по маркировке, которая нанесена золотистой краской.

ОСОБЕННОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ С НИЗКИМ ESR

До последнего времени четкое определение конденсатора с низким ESR отсутствовало.

Такие стандарты, как JIS5141 и EIA395, касаются только процедур испытаний конденсаторов.

Отсутствие стандартов заставило отдельных производителей самостоятельно определять, что же значит конденсатор с низким ESR.

В итоге большинство поставщиков установили согласованный критерий, определяющий такие конденсаторы как элементы, у которых:

• срок службы больше, чем у стандартных конденсаторов;
• максимальный импеданс задается на частоте 100 кГц и остается неизменным в диапазоне температур +20…-10°С;
• пульсирующий ток определяется на частоте 100 кГц;
• повышенная температурная стабильность (температурный коэффициент импеданса) .

Стоимость таких конденсаторов порядка 4-6 грн., т.е цена ремонта будет копеечной.

Впаиваем новые конденсаторы соблюдая полярность:

Включаем и проверяем блок питания, все работает.

Роль конденсаторов в цепях электропитания и освещения

Конденсатор представляет собой электрическое устройство, в котором накапливаются заряды, которые могут сохраняться в течение определенного периода времени даже при отключении прилагаемого источника питания. Конденсаторы используются в каждой схеме в различных вариантах, поляризованные или неполяризованные, электролитические или керамические, тонкопленочные или танталовые, SMD (устройство поверхностного монтажа) или сквозное отверстие, цилиндрические или квадратные и т. д. Из средней школы мы узнали, что если подключить несколько конденсаторов параллельно, мы будем иметь большую емкость, которая является суммой их емкостей. Если соединить их последовательно, то получится меньшая емкость. Расчет емкости параллельных и последовательных конденсаторов показан ниже.

В последние десятилетия, когда мы стали больше осознавать необходимость экономии энергии, нас заинтересовала функция накопления зарядов в конденсаторе. Это произошло из-за создания особого типа конденсаторов, суперконденсаторов или ультраконденсаторов, которые использовались так же, как батареи.

Конденсаторы широко используются для реализации многих электрических функций. Как один из пассивных компонентов конденсатора, его роль сводится к следующему:

1. Когда конденсатор используется в цепях электропитания, его основная функция заключается в выполнении роли байпаса, развязки, фильтрации и накопления энергии.

1) Фильтр
Фильтрация является важной частью роли конденсаторов. Он используется практически во всех силовых цепях. Теоретически, чем больше емкость, тем меньше импеданс и тем выше допустимая частота. Но на самом деле, за исключением танталовых конденсаторов, большинство конденсаторов, превышающих 1 мкФ, являются электролитическими конденсаторами, которые имеют большую составляющую индуктивности, поэтому импеданс будет увеличиваться на высокой частоте.

Иногда я вижу электролитический конденсатор большей емкости, соединенный параллельно с маленьким конденсатором. В это время большой конденсатор пропускает низкую частоту, а маленький конденсатор пропускает высокую частоту. Функция конденсатора состоит в том, чтобы пропускать высокочастотные составляющие сигнала и блокировать низкочастотную часть. Чем больше емкость, тем легче проходит низкочастотный сигнал, а чем меньше емкость, тем легче проходит высокая частота. Конкретно используемый для фильтрации большой конденсатор (например, 470 мкФ) фильтрует низкие частоты, а небольшой конденсатор (например, 120 пФ) фильтрует высокие частоты.

Конденсатор фильтра часто сравнивают с «резервуаром». Поскольку напряжение на обоих выводах конденсатора резко не меняется, видно, что чем выше частота сигнала, тем больше затухание. Можно сказать, что конденсатор подобен пруду, и количество воды не изменится, вызванное добавлением или испарением нескольких капель воды. Он преобразует изменение напряжения в изменение тока, как показано ниже с помощью уравнений:

                

В замкнутой схеме RC процесс переходного процесса может быть точно изображен с помощью дифференциального уравнения:

Применить операцию производной к уравнению:

Теперь мы имеем:

или

Имеем окончательную форму дифференциального уравнения первого порядка:

                  Решим уравнение и получим выражение для V(t), Q(t) и i(t):

                  Где V0 — напряжение источника питания.

Если мы построим три приведенных выше выражения, у нас будет такая же кривая без учета пропорциональных констант, как показано ниже. Это показывает, что RC-цепи требуется около 5 постоянных времени, чтобы разрядить почти все накопленные заряды.

2) Байпас

Байпасный конденсатор представляет собой устройство накопления энергии, которое обеспечивает энергией локальные устройства. Это может сделать выход регулятора напряжения плавным и уменьшить влияние нагрузки. Как и небольшая перезаряжаемая батарея, шунтирующий конденсатор можно заряжать и разряжать в устройстве. Чтобы свести к минимуму импеданс, шунтирующий конденсатор следует разместить как можно ближе к выводу источника питания и выводу заземления нагрузочного устройства. Это может предотвратить повышение потенциала земли и шум, вызванный чрезмерным входным значением. Отскок заземления — это падение напряжения, когда точка заземления проходит через большой всплеск тока.

3) Развязка

С точки зрения схемы ее всегда можно рассматривать как состоящую из источника возбуждения и ведомой нагрузки. Если емкость нагрузки относительно велика, схема возбуждения должна заряжать и разряжать конденсатор, чтобы завершить переход сигнала. Когда нарастающий фронт круче, ток относительно велик, поэтому ток возбуждения будет поглощать большую часть тока источника питания. Индуктивность и сопротивление, особенно индуктивность на выводе чипа, будут вызывать отскок, этот ток на самом деле является своего рода шумом по сравнению с нормальной ситуацией, который повлияет на нормальную работу предыдущего каскада. Эта ситуация называется сцеплением. Развязывающий конденсатор действует как батарея, чтобы компенсировать изменение тока цепи возбуждения и избежать помех связи. Комбинация обходных конденсаторов и развязывающих конденсаторов будет проще для понимания. Шунтирующий конденсатор фактически развязан, но байпасный конденсатор обычно относится к высокочастотному байпасу, который должен увеличить метод предотвращения утечки с низким импедансом для высокочастотного шума переключения. Высокочастотный обходной конденсатор, как правило, небольшой, и в зависимости от резонансной частоты обычно составляет 0,1 мкФ или 0,01 мкФ и т. д., в то время как развязывающий конденсатор обычно имеет большой размер, например, 10 мкФ или более, в зависимости от параметров распределения в цепи и изменение тока возбуждения. Байпас предназначен для фильтрации помех во входном сигнале, а развязка предназначена для фильтрации помех выходного сигнала, чтобы предотвратить возвращение сигнала помех в источник питания. В этом должно быть их существенное отличие.

4) Аккумулятор энергии

Конденсатор накопления энергии собирает заряд через выпрямитель и передает накопленную энергию на выходной конец источника питания через кабель преобразователя. Чаще используются алюминиевые электролитические конденсаторы с номинальным напряжением от 40 до 450 В постоянного тока и емкостью от 220 до 150 000 мкФ (например, B43504 или B43505 EP43). В соответствии с различными требованиями к мощности устройства иногда используются последовательно, параллельно или в их комбинации.

Энергия, хранящаяся в конденсаторе, зависит от приложенного напряжения и количества зарядов, находящихся на пластинах. Следовательно, в статическом состоянии энергия в конденсаторе находится в виде электрического поля между двумя его проводящими пластинами.

Q = CV

Теперь предположим, что конденсатор начинает разряжаться с постоянной скоростью dQ при постоянном напряжении на клеммах V, поэтому энергия, которую он высвобождает, составляет: это:

 

2. Когда конденсатор применяется в сигнальных цепях, его роль в основном заключается в выполнении функций связи, генерации/синхронизации и постоянной времени:

1) Конденсатор связи, развязки и шунтирования

Конденсатор блокирует сигнал постоянного тока, но пропускает сигнал переменного тока. Эта функция конденсатора может быть очень полезна, когда на выходе должен присутствовать сигнал переменного тока или наоборот. В следующей схеме усилителя NPN BJT мы можем найти не только конденсатор связи, но и шунтирующий конденсатор. В схеме усилителя на транзисторе NPN точка установившегося режима работы сильно зависит от тока базы и напряжения коллектора, которые определяются резистором смещения. Когда эмиттер усилителя с общим эмиттером имеет резистор смещения, коэффициент усиления по напряжению усилителя уменьшается и в то же время вызывает падение напряжения сигнала и обратную связь на входе для формирования связи входного и выходного сигналов. Этот резистор является компонентом, который создает связь. Конденсатор подключен параллельно резистору. Поскольку конденсатор соответствующей емкости имеет небольшой импеданс по отношению к сигналу переменного тока, это уменьшает эффект связи, вызванный сопротивлением, поэтому такой конденсатор называется развязывающим/шунтирующим конденсатором.

2) Генерация/синхронизация

В приведенной выше схеме усилителя BJT с общим эмиттером мы можем добавить петлю положительной обратной связи между входом и выходом для создания фазовращающего генератора, как показано ниже. Частота генератора определяется сопротивлением и емкостью компонентов R, C соответственно. Выходной сигнал генератора опережает входной на 60° плюс инверсия, вызванная BJT, поэтому общий фазовый сдвиг составляет 240°.

Где f — частота генератора в Гц, R — сопротивление в Омах, C — емкость в Ф, а N — номер каскада RC.

3) Постоянная времени

Это обычная интегральная схема, состоящая из R и C, соединенных последовательно. Когда напряжение входного сигнала подается на входную клемму, напряжение на конденсаторе (С) постепенно возрастает. Зарядный ток уменьшается по мере роста напряжения. Характеристики тока через сопротивление (R) и емкость (C) описываются формулой, которую мы ввели в предыдущем разделе:

Постоянная времени:

       

Постоянная времени RC-цепи измеряет время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора. Согласно расчетам, конденсатор может быть заряжен примерно до 62,3% за время, эквивалентное одной постоянной времени, и для полной разрядки конденсатора требуется время, эквивалентное 5 постоянным времени.

Поделитесь тем, что вы узнали

PSU 101: Конденсаторы

При покупке по ссылкам на нашем сайте мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Конденсаторы

можно использовать для сглаживания напряжения, процесс, также известный как пульсация фильтра. Их также можно использовать в качестве резервуаров для хранения электроэнергии и для блокировки постоянного тока. Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изолятором — диэлектриком. Одной из наиболее примечательных особенностей конденсаторов является то, что они сопротивляются изменениям напряжения, а это означает, что если внезапно напряжение, приложенное к конденсатору, изменяется, конденсатор не может реагировать немедленно, и напряжение на конденсаторе изменяется медленнее по сравнению с приложенным напряжением.

Пульсации, которые мы обнаруживаем в шинах постоянного тока блока питания, подавляются фильтрующими конденсаторами вторичной стороны.

Что такое «первичная» и «вторичная» стороны?

В блоке питания конденсаторы используются как на «первичной», так и на «вторичной» стороне. Первичная сторона — это часть блока питания перед силовым трансформатором, куда поступает переменный ток. Вторичная сторона — после силового трансформатора, и это та часть, которая фактически генерирует выходы постоянного тока. Подробнее об этом в разделе SMPS.

Конденсаторы пропускают постоянный ток в течение очень короткого периода времени, прежде чем блокировать его. Наоборот, переменный ток через них проходит свободно, но с измененной, выпрямленной формой. Мы рассчитываем заряд, который может хранить конденсатор, называемый емкостью, в фарадах. Однако фарад (Ф) — очень большая единица измерения, поэтому вместо нее обычно используются микрофарад (мкФ или мкФ) или пикофарад (пФ). Помимо емкости, двумя наиболее важными характеристиками конденсатора являются его рабочее напряжение и номинальная температура (а для тех, у которых есть полярность, маркировка отрицательного вывода).

В блоках питания лучшими электролитическими конденсаторами считаются конденсаторы, рассчитанные на 105 °C, поскольку они имеют увеличенный срок службы по сравнению с конденсаторами, рассчитанными на 85 °C. Конечно, производитель конденсаторов играет ключевую роль, причем конденсаторы японского производства всегда являются предпочтительным выбором.

Существуют различные типы конденсаторов в зависимости от их конструкции и используемых материалов. Некоторыми из наиболее распространенных типов являются диэлектрические, пленочные, керамические, электролитические, стеклянные, танталовые и полимерные. В блоках питания мы в основном видим электролитические и полимерные конденсаторы, а на этапе фильтрации переходных процессов / APFC (коэффициент коррекции активной мощности) — Y (керамические) и X (металлизированные полиэфирные) конденсаторы. Во всех случаях конденсаторы Y размещаются между линией и землей (или шасси) и всегда идут парами, а конденсаторы X размещаются поперек линии (подключаются между линией и нейтралью). А поскольку конденсаторы X имеют тенденцию сохранять свой заряд в течение довольно долгого времени, часто используется продувочный резистор для их быстрой разрядки после отключения переменного напряжения. В случае короткого замыкания в цоколях Y существует высокий риск поражения пользователя электрическим током, а в случае короткого замыкания цоколя X существует опасность возгорания.

Изображение 1 из 4

Если мы поместим два или более конденсатора параллельно, то их емкости будут складываться (уравнение 1 ниже). Наоборот, если соединить их последовательно, то их общая емкость уменьшится (уравнение 2).

Идеальный конденсатор должен иметь нулевое сопротивление, которое определяется как сопротивление объекта потоку электронов. Однако, поскольку это не идеальный мир, все конденсаторы имеют некоторое сопротивление, и чем оно ниже, тем выше качество конденсатора. Сопротивление конденсатора называется эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), и оно может сильно влиять на производительность.

Когда мы пытаемся выяснить причину неисправности в блоке питания, мы должны измерять не только емкость его конденсаторов, но и измерять их. мы также должны проверить показания ESR с помощью соответствующего прибора. Во многих случаях емкость может быть в пределах спецификации, но ESR далеко, что приводит к плохой работе. Кроме того, повышенное ESR сильно влияет на рабочую температуру крышки, что приводит к ее быстрой деградации и значительному сокращению срока службы. Даже повышение рабочей температуры электролитического колпачка на 10 °C сокращает расчетный срок его службы, что свидетельствует о важности поддержания температуры электролитического колпачка на как можно более низком уровне.

Изображение 1 из 4

Вкратце, наиболее важными характеристиками конденсатора являются следующие:

• Рабочее напряжение (при превышении его в течение длительного времени крышка, скорее всего, выйдет из строя, издавая громкий хлопок).
• Рабочая температура.
• Емкость.
• Допуск (выраженный в процентах, он показывает, насколько емкость конденсатора близка к номинальному уровню).
• Полярность (для электролитических крышек).
• ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).