Електролитички и полимерни хибридни кондензатори имају скоро исти дизајн: састоје се од катодне и анодне стране, а оба су направљена од алуминијумске фолије. Анодни филм се оксидира да би се формирао слој алуминијум оксида, који формира диелектрик. Два филма су умотана помоћу изолационог папира да би се формирао намотани елемент (П1, П2).
P1
P2. Основни дизајн електролитских и полимерних кондензатора
Разлика између два кондензатора је у материјалу који се користи у процесу пуњења, одакле долази и назив: електролитски кондензатори су напуњени електролитом, док полимерни хибридни кондензатори користе полимерни електролит или комбинацију чврстих и течних полимера.
Оба кондензатора нуде многе предности, као што су мала величина, али висока вредност капацитивности, ниска цена и погодност за широк спектар дизајна, као што су СМД, ТХТ или ускочни дизајни.
Полимерни хибридни кондензатори имају већи капацитет таласне струје од електролитичких кондензатора, као и мањи унутрашњи отпор на ниским температурама и стабилнији капацитет на високим фреквенцијама. Недостатак обе кондензаторске технологије је њихов ограничен радни век. Током рада, електролит или течни полимер ће се скупити (П3).
П3. Електролит или течни полимер дифундује током рада, што скраћује радни век кондензатора.
Аррхениус једначина може грубо проценити радни век кондензатора.
Највећи фактор који утиче на радни век електролитских и полимерних хибридних кондензатора је температура језгра кондензатора, која расте са температуром околине и нивоом примењене струје таласа. Поред тога, механички стрес услед велике струје таласа може оштетити оксидни слој, што резултира ефектом самоизлечења који троши додатни електролит. Самоизлечење је способност електролитичких кондензатора и полимерних хибридних кондензатора да поврате оксидни слој кроз хемијску реакцију између електролита и алуминијума. Скупљање електролита такође може довести до погоршања електричних параметара као што су капацитивност и параметара као што су еквивалентни серијски отпор (ЕСР) и фактор губитка.
Крај животног века је обично фаза у којој параметри листа са подацима (обично повећање губитка капацитивности и проценат фактора губитка) нису испуњени.
Када идентификује кондензаторске производе који испуњавају електричне параметре током циљаног рада финалног производа, корисник може користити Аррхениусову једначину за почетну процену. Као што је приказано у П4, радни век као функција коефицијента дифузије је у великој мери аналоган Аррхениусовој једначини. Дакле, као правило, то се може изразити на следећи начин: смањење радне температуре за 50 степени Ф (10 степени ) удвостручује радни век.
П4. И Аррениусова једначина и емпиријски метод показују да смањење радне температуре од 50 степени Ф (10 Ц)
удвостручује животни век кондензатора, пружајући скоро конзистентне резултате
Аррениусова једначина даје само груби водич, јер не узима у обзир значајан утицај таласне струје на ефекат самозагревања.
Да би се добила тачна вредност за прорачун животног века, препоручује се да корисник ради са одговарајућим добављачем кондензатора. Овај прорачун захтева од купца да обезбеди профил задатка са детаљима о стварним радним сатима у релевантном температурном опсегу.
П5. Пример профила задатка показује који су параметри потребни продавцу да би тачно израчунао животни век
Сваки добављач користи посебан прорачун за сопствене производе, који укључује температурне профиле и оптерећења струје таласа. Стога, добављачи могу користити профиле задатака које је обезбедио купац за детаљне прорачуне животног века.
Ово такође спречава употребу превише специфицираних и скупљих кондензатора.
Повећање површине хладњака је добар начин да се побољша расипање топлоте и тиме продужи животни век кондензатора. На пример, активно хлађење коришћењем вентилатора или воде може да обезбеди боље расипање топлоте. Корисници могу узети у обзир ову врсту концепта хлађења приликом верификације компоненти и израчунавања радног века.
Прикључак расхладног елемента на кондензатор такође игра кључну улогу.
Повезивање расхладног елемента директно на компоненту је често ефикасније од постављања на другу страну плоче. Поред тога, потребно је узети у обзир периферну јединицу кондензатора, јер она истовремено зрачи и апсорбује топлоту кроз пинове, посебно ако су у близини инсталирани енергетски полупроводници или друге компоненте које стварају топлоту. Ако су емпиријски подаци (нпр. температура у укљученом стању, струја, напон и фреквенција) доступни, овај унос топлоте се може укључити у прорачун животног века.
Ако корисник користи топлотно проводљиве пасте или јастучиће, њихов топлотни отпор је одлучујући фактор. Што је нижа вредност, већа је топлотна ефикасност. Ако расхладни елемент треба да буде електрични изолован, треба изабрати изолациону термалну пасту или одговарајућу подлогу за лемљење.
Уколико корисник жели да изврши сопствене прорачуне или симулације, модели топлотног отпора могу се добити од добављача од језгра кондензатора (елемента намотаја) до ногу и паковања.
Ако су дисипација топлоте и топлотни отпор од горњег поклопца или ПЦБ-а до расхладног елемента у потпуности схваћени, може се закључити додатно одвођење или довод топлоте. Када се верификује могуће расипање топлоте, добављач може дозволити употребу већих струја таласања за распоред плоче, под условом да се не прекорачи максимална струја таласа коју је навео добављач, јер би то наметнуло механичко оптерећење кондензатору.
П6. Шема топлотног еквивалента кондензатора
Приликом одабира кондензаторског производа, препоручује се да се Аррхениусова једначина користи за одређивање почетних водећих вредности. Користећи профил задатка, може се тачно израчунати животни век кондензатора изабраног за апликацију, који такође узима у обзир степен самозагревања изазваног таласном струјом. Да би се максимизирао животни век кондензатора, корисник треба да истражи могуће концепте хлађења и укључи добављача или дистрибутера током фазе развоја.