آموزش الکترونیک

نشتی خازن چیست؟ (آموزش کاهش نشت جریان خازن)

خازن رایج ترین مولفه در الکترونیک است و تقریبا در هر برنامه ی الکترونیکی استفاده می شود. انواع متعددی از خازن ها در بازار برای ارائه ی اهداف متفاوتی در هر مدار الکترونیکی وجود دارد . آن ها در مقادیر متفاوتی از 1 پیکوفاراد تا خازن و سوپرخازن 1 فاراد در دسترس هستند. خازن همچنین دارای نوع متفاوتی از مقدار مجاز هستند ، مانند ولتاژ کار ، دمای کار ، تحمل مقدار مجاز و جریان نشتی.

جریان نشتی خازن یک فاکتور بسیار مهم برای برنامه است ، مخصوصا اگر در الکترونیک قدرت و الکترونیک صوتی استفاده شود. انواع مختلفی از خازن ها ، حد مجاز جریان نشتی متفاوتی را ایجاد می کنند. جدا از انتخاب خازن عالی همراه با نشت مناسب ، مدار باید همچنین قابلیت کنترل جریان نشتی را نیز داشته باشد. بنابراین ابتدا ما باید درک درست و واضحی از جریان نشتی خازن داشته باشیم.

ارتباط با لایه دی الکتریک

جریان نشتی یک خازن ، ارتباط مستقیمی با دی الکتریک خازن دارد. بیایید تصویر زیر را ببینیم :

ارتباط با لایه دی الکتریک

تصویر بالا یک ساختار داخلی خازن الکترولیتی آلومینیوم است. یک خازن الکترولیتی آلومینیوم دو قسمت دارد که در یک بسته بندی محکم جمع و جور قرار می گیرند. این قسمت ها آنود ، کاتد ، الکترولیت ، عایق لایه ی دی الکتریک و .. هستند.

عایق دی الکتریک عایق صفحه رسانا داخل خازن را تأمین می کند. اما از آنجا که هیچ چیز عالی در این دنیا وجود ندارد، عایق کننده یک عایق کننده ی ایده آل نیست و دارای تلرانس عایق است. به این دلیل ، مقدار بسیار کمی از جریان ، در عایق جاری می شود. این جریان به عنوان جریان نشتی نامیده می شود.

عایق و جریان جاری را می توان با استفاده از یک خازن و مقاومت ساده نشان داد.

جریان های نشتی خازن در مدار RC

مقاومت دارای مقاومت بسیار بالایی است که می تواند به عنوان مقاومت عایق شناخته شود و از خازن برای بازسازی خازن واقعی استفاده می شود. از آنجا که مقاومت ، دارای مقاومت بسیار بالایی است ، جریان جاری از طریق مقاومت بسیار کم است ، به طور معمول به مقدار نانو آمپرها. مقاومت عایق به نوع عایق دی الکتریک بستگی دارد زیرا نوع متفاوتی از مواد ، جریان نشتی را تغییر می دهد. ثابت دی الکتریک پایین ، مقاومت عایق بسیار خوبی را فراهم می کند ، در نتیجه جریان نشتی بسیار کم است. به عنوان مثال ، خازنهایی از نوع پلی پروپیلن، پلاستیک یا تفلون ، نمونه ای از ثابت دی الکتریک کم هستند. اما برای آن خازن ها، ظرفیت بسیار کمتر است. افزایش ظرفیت نیز باعث افزایش ثابت دی الکتریک می شود. خازن های الکترولیتی به طور معمول از ظرفیت بسیار بالایی برخوردار هستند و جریان نشتی آن ها نیز زیاد است.

حتما ببینید :  آردوینو نانو چیست ؟ (قیمت خرید برد Arduino Nano + مشخصات)

عوامل وابسته به جریان نشتی خازن

جریان نشتی خازن به طور کلی به چهار عامل زیر بستگی دارد :

  1. لایه دی الکتریک
  2. دمای محیط
  3. درجه حرارت ذخیره سازی
  4. ولتاژ اعمالی

1. لایه دی الکتریک به درستی کار نمی کند.

ساخت خازن به یک فرآیند شیمیایی نیاز دارد. ماده دی الکتریک ، جدایی اصلی بین صفحات رسانا است. از آنجا که دی الکتریک عایق اصلی است، جریان نشتی وابستگی های زیادی با آن دارد. بنابراین، اگر دی الکتریک در طی فرآیند تولید دچار افت شود ، به طور مستقیم به افزایش جریان نشتی کمک می کند. بعضی اوقات لایه های دی الکتریک ناخالصی دارند و در نتیجه در لایه ضعف ایجاد می شود. دی الکتریک ضعیف تر جریان جاری را کاهش می دهد که بیشتر به فرآیند اکسیداسیون آهسته کمک می کند. نه تنها این، بلکه تنش مکانیکی نادرست نیز به ضعف دی الکتریک در یک خازن کمک می کند.

2. دمای محیط

خازن دارای حد مجازی از دمای کار است. دمای کار می تواند از 85 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد یا حتی بیشتر باشد. از آنجا که خازن یک وسیله شیمیایی است، دما رابطه مستقیمی با فرآیند شیمیایی داخل خازن دارد.  به طور کلی جریان نشتی وقتی دمای محیط به اندازه کافی بالا باشد ، افزایش می یابد.

3. ذخیره سازی خازن

ذخیره یک خازن برای مدت طولانی بدون ولتاژ ، برای خازن خوب نیست. دمای نگهداری نیز عامل مهمی برای جریان نشتی است. هنگامی که خازن ها ذخیره می شوند، لایه اکسید توسط ماده الکترولیت مورد حمله قرار می گیرد. لایه اکسید در ماده الکترولیت شروع به حل شدن می کند. فرایند شیمیایی برای نوع مختلفی از الکترولیت متفاوت است. الکترولیت برپایه ی آب ، پایدار نیست در حالی که الکترولیت بر پایه حلال بی اثر ، به دلیل کاهش لایه اکسیداسیون ، جریان نشتی کمتری را ایجاد می کند.

با این حال، این جریان نشتی موقت است ، زیرا خازن هنگام استفاده از ولتاژ، دارای ویژگی خود-بهبودی است. در حین قرار گرفتن در معرض ولتاژ، لایه اکسیداسیون شروع به بازسازی می کند.

4. ولتاژ کاربردی

هر خازن دارای حد مجاز ولتاژ است. بنابراین، استفاده از یک خازن بالاتر از ولتاژ مجاز ، کار بدی است. در صورت افزایش ولتاژ، جریان نشتی نیز افزایش می یابد. اگر ولتاژ در خازن ، بالاتر از حد مجاز ولتاژ باشد، واکنش شیمیایی داخل خازن گازهایی را ایجاد کرده و الکترولیت را تخریب می کند.

اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید.

اگر خازن برای مدت طولانی ، مانند سالها ذخیره شود، خازن لازم است با ایجاد ولتاژ مجاز برای چند دقیقه وارد حالت کار شود. در این مرحله، لایه اکسیداسیون دوباره ساخته می شود و خازن را در یک مرحله کاربردی بازیابی می کند.

کاهش جریان نشتی خازن برای بهبود عمر خازن

همانطور که در بالا بحث شد ، یک خازن به عوامل زیادی بستگی دارد. سوال اول این است که چگونه عمر خازن محاسبه می شود؟ پاسخ این است : با محاسبه زمان تا اتمام الکترولیت . الکترولیت توسط لایه ی اکسیداسیون مصرف می شود. جریان نشتی، مؤلفه ای اصلی است برای اندازه گیری میزانی که لایه اکسیداسیون مختل شده است. بنابراین، کاهش جریان نشتی در خازن ، یکی از مؤلفه های اصلی برای عمر یک خازن است.

حتما ببینید :  تست برد آردوینو (آموزش تعمیر خرابی سوختن آردوینو)

یک : ساختن یا کارخانه ی تولید ، اولین مکان از چرخه عمر خازن است که در آن خازن ها با دقت برای جریان نشتی کم ، تولید می شوند. لازم است احتیاط شود که لایه دی الکتریک آسیب نبیند و مختل نشود.

دو : مرحله دوم ذخیره سازی است. خازن ها باید در دمای مناسب ذخیره شوند. دمای نامناسب بر الکترولیت خازن تأثیر می گذارد که بیشتر ، کیفیت لایه اکسیداسیون را پایین می آورد. مطمئن شوید که خازن ها در دمای مناسب محیط، کمتر از حداکثر مقدار کار می کنند.

سه : در مرحله سوم، هنگامی که خازن روی تخته لحیم می شود، دمای لحیم کاری یک عامل کلیدی است. از آنجا که برای خازن های الکترولیتی، دمای لحیم کاری می تواند به اندازه کافی بالا باشد، بیشتر از نقطه جوش خازن. درجه حرارت لحیم کاری روی لایه های دی الکتریک در سراسر پین های سرب تأثیر می گذارد و لایه اکسیداسیون را تضعیف می کند و در نتیجه جریان نشتی زیاد می شود. برای غلبه بر این، هر خازن دارای یک برگه ی داده ، است که در آن تولید کننده ، درجه ی حرارت لحیم کاری ایمن و حداکثر زمان قرار گرفتن در معرض آن را ارائه داده است. برای عملکرد ایمن خازن مربوطه ، باید در مورد آن مقادیر مجاز دقت کرد. این در مورد خازن های دستگاه نصب سطح (SMD) نیز صدق می کند، دمای اوج لحیم کاری جریان موج یا لحیم کاری موج ، نباید از حداکثر حد مجاز تجاوز کند.

چهار : از آنجا که ولتاژ خازن یک عامل مهم است، ولتاژ خازن نباید از ولتاژ مجاز تجاوز کند.

پنج : متعادل کردن خازن در اتصال سری. اتصال سری خازن ، کار کمی پیچیده ای برای تعادل جریان نشتی است. این به دلیل عدم تعادل جریان نشتی است که ولتاژ را تقسیم کرده و بین خازن ها تقسیم می شود. ولتاژ تقسیم می تواند برای هر خازن متفاوت باشد و این احتمال وجود دارد که ولتاژ در یک خازن خاص می تواند بیشتر از ولتاژ مجاز باشد و خازن شروع به اخلال در عملکرد کند.

برای غلبه بر این وضعیت، دو مقاومت با مقدار بالا ، در خازن انفردی اضافه می شوند تا جریان نشتی کاهش یابد.

در تصویر زیر، تکنیک متعادل سازی نشان داده شده است که دو خازن در سری با استفاده از مقاومتهایی با مقدار بالا متعادل می شوند.

کاهش جریان نشتی خازن

با استفاده از روش تعادل سازی، می توان اختلاف ولتاژ تحت تأثیر جریان نشتی را کنترل کرد.

نظرتان را در مورد این مطلب با ستاره دادن اعلام کنید امیدوارم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. نظرات ، مشکلات و پیشنهادات خود را در پایین صفحه اعلام کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا