Cos'è la corrente di dispersione del condensatore e come ridurla

Il condensatore è il componente più comune nell'elettronica e utilizzato in quasi tutte le applicazioni elettroniche. Esistono molti tipi di condensatori disponibili sul mercato per servire a scopi diversi in qualsiasi circuito elettronico. Sono disponibili in molti valori diversi da 1 Pico-Farad a 1 condensatore Farad e Supercondensatore. I condensatori hanno anche diversi tipi di valori nominali, come tensione di lavoro, temperatura di lavoro, tolleranza del valore nominale e corrente di dispersione.

La corrente di dispersione del condensatore è un fattore cruciale per l'applicazione, soprattutto se utilizzato nell'elettronica di potenza o nell'elettronica audio. Diversi tipi di condensatori forniscono diversi valori di corrente di dispersione. Oltre a selezionare il condensatore perfetto con una dispersione adeguata, il circuito dovrebbe anche avere la capacità di controllare la corrente di dispersione. Quindi prima dovremmo avere una chiara comprensione della corrente di dispersione del condensatore.

Relazione con lo strato dielettrico

La corrente di dispersione di un condensatore ha una relazione diretta con il dielettrico del condensatore. Vediamo l'immagine qui sotto -

L'immagine sopra è una costruzione interna del condensatore elettrolitico in alluminio. Un condensatore elettrolitico in alluminio ha poche parti che sono incapsulate in una confezione compatta e compatta. Le parti sono anodo, catodo, elettrolita, isolante di strato dielettrico, ecc.

L'isolante dielettrico fornisce l'isolamento della piastra conduttiva all'interno del condensatore. Ma poiché non c'è nulla di perfetto in questo mondo, l'isolante non è un isolante ideale e ha una tolleranza di isolamento. A causa di ciò, una quantità molto bassa di corrente scorrerà attraverso l'isolatore. Questa corrente è chiamata corrente di dispersione.

L'isolatore e il flusso di corrente possono essere dimostrati utilizzando un semplice condensatore e resistore.

Il resistore ha un valore di resistenza molto alto, che può essere identificato come una resistenza di isolamentoe il condensatore viene utilizzato per replicare il condensatore effettivo. Poiché il resistore ha un valore di resistenza molto alto, la corrente che scorre attraverso il resistore è molto bassa, tipicamente in un numero di nano-ampere. La resistenza di isolamento dipende dal tipo di isolante dielettrico poiché diversi tipi di materiali modificano la corrente di dispersione. La bassa costante dielettrica fornisce un'ottima resistenza di isolamento, risultando in una corrente di dispersione molto bassa. Ad esempio, i condensatori di tipo in polipropilene, plastica o teflon sono l'esempio di bassa costante dielettrica. Ma per quei condensatori, la capacità è molto inferiore. Aumentando la capacità aumenta anche la costante dielettrica. I condensatori elettrolitici hanno tipicamente una capacità molto elevata e anche la corrente di dispersione è elevata.

Fattori dipendenti per la corrente di dispersione del condensatore

La corrente di dispersione del condensatore dipende generalmente dai seguenti quattro fattori:

1. Strato dielettrico
2. Temperatura ambiente
3. Memorizzazione della temperatura
4. Tensione applicata

1. Lo strato dielettrico non funziona correttamente

La costruzione del condensatore richiede un processo chimico. Il materiale dielettrico è la principale separazione tra le piastre conduttive. Poiché il dielettrico è l'isolante principale, la corrente di dispersione ha importanti dipendenze con esso. Pertanto, se il dielettrico viene temperato durante il processo di fabbricazione, contribuirà direttamente all'aumento della corrente di dispersione. A volte, gli strati dielettrici hanno impurità, con conseguente debolezza nello strato. Un dielettrico più debole diminuisce il flusso di corrente che è ulteriormente contribuito al lento processo di ossidazione. Non solo questo, ma anche uno stress meccanico improprio contribuisce alla debolezza dielettrica in un condensatore.

2. Temperatura ambiente

Il condensatore ha una valutazione della temperatura di lavoro. La temperatura di lavoro può essere variata da 85 gradi Celsius a 125 gradi Celsius o anche di più. Poiché il condensatore è un dispositivo composto chimicamente, la temperatura ha una relazione diretta con il processo chimico all'interno del condensatore. La corrente di dispersione generalmente aumenta quando la temperatura ambiente è sufficientemente alta.

3. Conservazione del condensatore

Conservare un condensatore per lungo tempo senza tensione non va bene per il condensatore. Anche la temperatura di conservazione è un fattore importante per la corrente di dispersione. Quando i condensatori vengono immagazzinati, lo strato di ossido viene attaccato dal materiale elettrolitico. Lo strato di ossido inizia a dissolversi nel materiale elettrolitico. Il processo chimico è diverso per diversi tipi di materiale elettrolitico. L'elettrolita a base acquosa non è stabile mentre l'elettrolita a base di solvente inerte contribuisce a una minore corrente di dispersione a causa della riduzione dello strato di ossidazione.

Tuttavia, questa corrente di dispersione è temporanea poiché il condensatore ha proprietà di autoriparazione quando applicato a una tensione. Durante l'esposizione a una tensione, lo strato di ossidazione inizia a rigenerarsi.

4. Tensione applicata

Ogni condensatore ha una tensione nominale. Pertanto, l'utilizzo di un condensatore al di sopra della tensione nominale è una cosa negativa. Se la tensione aumenta, aumenta anche la corrente di dispersione. Se la tensione ai capi del condensatore è superiore alla tensione nominale, la reazione chimica all'interno di un condensatore crea gas e degrada l'elettrolito.

Se il condensatore viene immagazzinato per un lungo periodo, ad esempio per anni, è necessario riportare il condensatore nello stato di funzionamento fornendo la tensione nominale per alcuni minuti. Durante questa fase, lo strato di ossidazione si ricostruisce e ripristina il condensatore in una fase funzionale.

Come ridurre la corrente di dispersione del condensatore per migliorare la durata del condensatore

Come discusso sopra, un condensatore ha dipendenze con molti fattori. La prima domanda è come viene calcolata la durata del condensatore? La risposta è calcolando il tempo fino all'esaurimento dell'elettrolito. L'elettrolita viene consumato dallo strato di ossidazione. La corrente di dispersione è il componente principale per la misura di quanto lo strato di ossidazione è ostacolato.

Pertanto, la riduzione della corrente di dispersione nel condensatore è un importante componente chiave per la vita di un condensatore.

1. La produzione o l'impianto di produzione è il primo luogo del ciclo di vita di un condensatore in cui i condensatori sono fabbricati con cura per basse correnti di dispersione. È necessario prendere la precauzione che lo strato dielettrico non venga danneggiato o ostacolato.

2. La seconda fase è la conservazione. I condensatori devono essere conservati a una temperatura adeguata. Una temperatura inadeguata influisce sull'elettrolito del condensatore, il che riduce ulteriormente la qualità dello strato di ossidazione. Assicurarsi di far funzionare i condensatori a una temperatura ambiente adeguata, inferiore al valore massimo.

3. Nella terza fase, quando il condensatore è saldato sulla scheda, la temperatura di saldatura è un fattore chiave. Perché per i condensatori elettrolitici, la temperatura di saldatura può diventare abbastanza alta, più del punto di ebollizione del condensatore. La temperatura di saldatura influisce sugli strati dielettrici attraverso i pin di piombo e indebolisce lo strato di ossidazione con conseguente elevata corrente di dispersione. Per ovviare a questo problema, ogni condensatore viene fornito con una scheda tecnica in cui il produttore fornisce una valutazione della temperatura di saldatura sicura e il tempo di esposizione massimo. Bisogna stare attenti a questi valori per il funzionamento sicuro del rispettivo condensatore. Questo vale anche per i condensatori SMD (Surface Mount Device), la temperatura di picco della saldatura a riflusso o della saldatura ad onda non deve superare il valore massimo consentito.

4. Poiché la tensione del condensatore è un fattore importante, la tensione del condensatore non deve superare la tensione nominale.

5. Bilanciamento del condensatore in collegamento in serie. Il collegamento in serie del condensatore è un lavoro un po 'complesso per bilanciare la corrente di dispersione. Ciò è dovuto allo squilibrio della corrente di dispersione, dividere la tensione e dividere tra i condensatori. La tensione di divisione può essere diversa per ogni condensatore e può esserci la possibilità che la tensione attraverso un particolare condensatore possa essere superiore alla tensione nominale e il condensatore inizi a funzionare male.

Per ovviare a questa situazione, due resistori di alto valore vengono aggiunti attraverso il singolo condensatore per ridurre la corrente di dispersione.

Nell'immagine sottostante, viene mostrata la tecnica di bilanciamento in cui due condensatori in serie sono bilanciati utilizzando resistori di alto valore.

Utilizzando la tecnica di bilanciamento, è possibile controllare la differenza di tensione influenzata dalla corrente di dispersione.