Courant d'ondulation et courant d'ondulation nominal dans le condensateur électrolytique

1. Courant d'ondulation du condensateur électrolytique
Lors de l'utilisation du condensateur électrolytique, la tension appliquée aux deux extrémités du condensateur électrolytique fluctue avec le temps. Quand il monte et descend, le condensateur sera chargé et déchargé, et la charge circulera, formant un courant. La tension sur le condensateur électrolytique change constamment avec le temps, et sa courbe de changement avec le temps est comme laisser tomber une pierre à la surface d'un étang calme. Les ondulations causées par la pierre à la surface de l'eau ont des pics et des vallées. Par conséquent, les gens appellent vivement la tension aux deux extrémités de la tension d'ondulation du condensateur électrolytique. Lorsque la tension d'ondulation est appliquée au condensateur, le condensateur sera chargé et déchargé. Le courant formé dans le condensateur est clairement appelé courant d'ondulation. Le courant d'ondulation I dans le condensateur électrolytique a la relation suivante avec la tension d'ondulation V et la capacité C aux deux extrémités, et la quantité électrique Q dessus :
Parce que C=Q ⁄ V=(dQ ⁄ dt)/(dV ⁄ dt) dQ ⁄ dt=I
Donc je=C × (dV⁄dt)
2. Courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique
Il existe un paramètre important dans l'utilisation du condensateur électrolytique, c'est-à-dire le courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique. Différents fabricants ont des valeurs différentes de ce paramètre, c'est-à-dire que le courant d'ondulation nominal des produits du même fabricant, de la même spécification et de différentes séries peut ne pas être le même. Elle est donnée par le fabricant du condensateur électrolytique. Le courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique et son courant d'ondulation nominal sont deux concepts différents.
La détermination du courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique est principalement déterminée par le fabricant du condensateur électrolytique en fonction de l'utilisation, des conditions de service et du temps de travail (communément appelé durée de vie) du condensateur électrolytique de cette spécification et des performances matérielles du condensateur lui-même. .
3. Facteurs à prendre en compte pour déterminer le courant d'ondulation nominal d'un condensateur électrolytique
(1) Durée de vie du condensateur électrolytique
La vie est l'engagement des fabricants de condensateurs électrolytiques envers les utilisateurs. En bref, c'est le temps de travail effectif des condensateurs dans certaines conditions de service. C'est également l'une des préoccupations importantes des utilisateurs lors de la sélection d'un condensateur électrolytique, qui est généralement indiquée par les fabricants dans leurs manuels de produits.
(2) Résistance série équivalente ESR du condensateur électrolytique
L'amplitude de l'ESR détermine la capacité de chauffage du courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique. Théoriquement, la chaleur générée par le courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique (en unité de temps): ici I est la valeur efficace du courant d'ondulation et ESR est la résistance série équivalente du condensateur.
(3) Lorsque le condensateur électrolytique est à la température limite supérieure, la pression à l'intérieur du condensateur électrolytique
Lors du fonctionnement, la température ambiante du condensateur électrolytique est relativement élevée. En raison de la perte et de l'échauffement du condensateur électrolytique lui-même, sa température interne est supérieure à la température ambiante. L'électrolyte liquide du condensateur électrolytique humide général va se vaporiser et générer une certaine pression de vapeur. Cette pression de vapeur et la pression générée par l'air scellé à l'intérieur du condensateur électrolytique constituent la pression totale à l'intérieur du condensateur électrolytique. La taille des diverses pressions partielles suit le théorème de pression partielle de Dalton. La pression interne totale ne doit pas être supérieure à la résistance à la compression de la soupape de sécurité à coque en aluminium du condensateur électrolytique, sinon la soupape de sécurité s'ouvrira et le condensateur électrolytique tombera en panne. La fuite d'électrolyte est causée par la différence entre la pression interne et la pression externe du condensateur électrolytique.
(4) Caractéristiques d'étanchéité du condensateur électrolytique
Étant donné que l'électrolyte du condensateur électrolytique est liquide, lorsque le condensateur électrolytique fonctionne, l'électrolyte se vaporise et produit une pression de vapeur. Afin d'empêcher l'électrolyte de s'échapper et de provoquer une défaillance électrolytique, le noyau sera scellé avec une coque en aluminium et un couvercle en caoutchouc. L'étanchéité du couvercle en caoutchouc avec la coque en aluminium et la tige en aluminium du noyau est un joint non assorti, et il y aura une certaine quantité de fuites. La taille de la fuite s'ajoute à la finition de surface d'étanchéité du matériau de couverture en caoutchouc, à la finition de surface de la coque en aluminium et de la tige en aluminium et au processus d'étanchéité, en plus du degré de correspondance entre la tige en aluminium et le trou de couverture en caoutchouc , elle est également liée à la pression de vapeur saturante générée par l'électrolyte lorsque le condensateur électrolytique fonctionne. Plus la pression de vapeur saturée est grande, plus la différence de pression entre le condensateur électrolytique à l'intérieur et à l'extérieur de la coque en aluminium sera grande, plus la fuite d'électrolyte sera rapide et, relativement parlant, la durée de vie du condensateur électrolytique sera raccourcie.
(5) Stabilité de l'électrolyte
Lorsque l'électrolyte travaille dans le condensateur électrolytique, la température elle-même est relativement élevée. En plus de réparer le film d'oxyde de feuille positif, l'électrolyte conduit également certaines réactions chimiques. Par exemple, un électrolyte utilisant de l'éthylène glycol comme solvant subira une réaction d'estérification à des températures élevées, de sorte que la stabilité de l'électrolyte a également un impact majeur sur la durée de vie de l'électrolyse. Cependant, en général, meilleure est la stabilité, plus mauvaise est la conductivité, ce qui est une contradiction. Par conséquent, l'ESR de l'électrolyse à haute température à long terme ne peut pas être trop petite.
(6) Autres facteurs
En général, de nombreux facteurs affectent le courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique. En plus des cinq facteurs importants ci-dessus, la capacité de l'électrolyte à réparer le film d'oxyde et la perte de feuille positive doivent être prises en compte. De plus, la fiabilité du condensateur électrolytique doit également être prise en compte. Le courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique est à une certaine température et fréquence, et la tension appliquée sur l'électrolyse ne dépasse pas la valeur nominale. Le courant d'ondulation généré sur l'électrolyse ne dépasse pas le courant d'ondulation nominal, ce qui peut garantir que la durée de vie du condensateur électrolytique n'est pas inférieure à la valeur promise par le fabricant. Le courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique ne peut pas être calculé directement, il n'est pas simple de tester plusieurs paramètres à déterminer, mais il faut effectuer un certain lot de tests de durée de vie pour déterminer, ce qui coûtera un coût et un temps considérables. La méthode populaire de détermination du courant d'ondulation en testant l'élévation de température maximale du noyau à l'intérieur du condensateur électrolytique n'est pas exhaustive, ne tenant compte que du chauffage de l'électrolyse, sans tenir compte de nombreux autres facteurs. Par exemple, si l'étanchéité du condensateur électrolytique est mauvaise, même si la montée en température de l'électrolyse n'est pas élevée, l'électrolyte s'échappera rapidement à une température ambiante plus élevée, et l'électrolyse échouera. De plus, comment déterminer la température maximale à l'intérieur du condensateur électrolytique et comment déterminer l'erreur causée par le test ne sont pas clairement indiqués.
Lors du processus d'utilisation d'un condensateur électrolytique, afin de garantir la durée de vie du condensateur électrolytique, les utilisateurs doivent faire en sorte que le courant d'ondulation sur l'électrolyse ne dépasse pas la valeur nominale spécifiée par le fabricant en fonction des conditions de travail réelles, c'est-à-dire l'ondulation nominale Le courant du condensateur électrolytique est le courant d'ondulation maximal qui peut être appliqué sur le condensateur électrolytique pour assurer la durée de vie dans les conditions spécifiées par le fabricant.
4. Coefficient de correction de fréquence
Dans l'utilisation réelle du condensateur électrolytique, il existe diverses situations. Le condensateur électrolytique utilisé pour l'électronique de puissance est généralement utilisé pour le filtrage après redressement secteur et le filtrage après redressement haute fréquence (f Inférieur ou égal à 100kHz). Cependant, la plupart des fabricants de condensateurs électrolytiques donneront directement le courant d'ondulation nominal à 100 kHz ou 120 Hz. Le courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique a des valeurs différentes à différentes fréquences. Généralement, les fabricants de condensateurs électrolytiques ont donné des facteurs de correction de fréquence. Lorsqu'il est utilisé à différentes fréquences, le courant d'ondulation nominal doit être corrigé.
Le coefficient de correction du courant d'ondulation est déterminé par le fabricant de condensateurs électrolytiques en aluminium à puce en fonction de la conception de son produit, de ses performances et de son processus de fabrication. Après avoir pris en compte ces conditions, l'ESR du condensateur électrolytique est en fait testé en fonction de la fréquence. Selon le principe selon lequel le chauffage par courant d'ondulation nominal est égal à différentes fréquences, c'est-à-dire If12 (f1) × ESR（f1）=I2f2(f2) × ESR（f2）
Parmi eux, f1 et f2 sont les fréquences de différents courants d'ondulation.
ESR (f1) et ESR (f2) sont la résistance série équivalente du condensateur électrolytique aux fréquences f1 et f2 respectivement. If1 et If2 sont le courant d'ondulation nominal du condensateur électrolytique aux fréquences f1 et f2 respectivement.
En fait, le courant d'ondulation sur le condensateur électrolytique est très complexe et il y a peu d'harmoniques simples. Le fait que le courant d'ondulation avec des fréquences discontinues dépasse le courant d'ondulation nominal peut être déterminé selon la formule suivante : la valeur calorifique du courant d'ondulation par unité de temps dans l'électrolyse (Q) La somme de la valeur calorifique par unité de temps du courant d'ondulation harmonique à chaque fréquence est Q=∑ Ifi2 × ESR（fi ）（i=0,1,23...N）
Ifi est la composante du courant d'ondulation à cette fréquence lorsque la fréquence de passage du condensateur électrolytique est fi, et ESR (fi) est la résistance série équivalente du condensateur électrolytique à cette fréquence.
Courant d'ondulation nominal I{{0}} (f0) à la fréquence f0, génération de chaleur par unité de temps en électrolyse Qf0 : Qf0= I02 (f0) ​​× Si ESR (f0) Q inférieur ou égal à Qf0, cela indique que le courant d'ondulation traversant l'électrolyse ne dépasse pas la valeur nominale, et le fabricant fournit un durée de vie garantie de la tension nominale à la température nominale.
If Q>Qf0, le courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique dépasse sa valeur nominale. La durée de vie à température et tension nominales ne peut pas atteindre la durée de vie promise par le fabricant.
Ifi est la composante de chaque fréquence du courant d'ondulation, qui peut être obtenue par analyse spectrale du courant d'ondulation.
La formule ci-dessus peut également être transformée en :
Q/Qf{{0}} –{∑[ESR（fi ）/ ESR（f0）]}/ I02（f0）
En fait, puisque l'ESR du condensateur électrolytique change avec le temps d'utilisation, il augmente avec le temps d'utilisation, et afin d'assurer la fiabilité, l'ESR est généralement plus grand que la valeur réelle. La règle de changement d'ESR (fi) avec le temps d'utilisation de l'électrolyse est la même, tant que la règle de changement d'ESR (fi) est mesurée et la valeur relative d'ESR (fi)/ESR (f{{{{1} }}}) par rapport à une certaine fréquence (f0) est calculée.
If Q/Qf0.>1. Il indique que le courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique est supérieur à sa valeur nominale.
Si Q/Qf0< 1. It indicates that the ripple current in the electrolytic capacitor is less than its rated value.
Si Q/Qf0= 1. Il indique que le courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique est égal à sa valeur nominale.
Dans la pratique, compte tenu des exigences de fiabilité, le courant d'ondulation dans le condensateur électrolytique est généralement de 80 % de sa valeur nominale.