خازن الکترولیتی چیست؟

خازن الکترولیتی چیست؟ خازن الکترولیتی خازنی است که برای دستیابی به ظرفیتی بالاتر از ظرفیت انواع خازن های دیگر، از الکترولیت در ساختار خود استفاده می کند. الکترولیت یک مایع یا ژل می باشد که تمرکز زیادی از یون در آن وجود دارد. تقریبا تمام خازن های الکترولیتی پلاریزه هستند، یعنی ولتاژ قطب مثبت در آنها بیشتر از ولتاژ قطب منفی است. ظرفیت های بالای خازن های الکترولیتی به همراه خود عیوب زیادی را نیز به همراه دارند.

از این عیوب میتوان به نشت جریان، تلورانس و مقاومت سری بالا و عمر پایین اشاره کرد. خازن های الکترولیتی می توانند از الکترولیت مرطوب یا پلیمر جامد ساخته شوند. در این مقاله قصد داریم به صورت عمیق تر با انواع خازن های الکترولیتی و ساختار، ویژگی ها و کاربرد آن ها آشنا شویم.

انواع خازن الکترولیتی

در پاسخ به سوال خازن الکترولیتی چیست ابتدا با انواع این خازن ها آشنا می شویم. نوع خازن با توجه به نوع دی الکتریک متفاوت است. دی الکتریک ها عمدتا از تانتال یا آلومینیوم ساخته شده اند، اگرچه مواد دیگری هم در ساخت آنها استفاده شده است. ابرخازن ها یکی از زیرمجموعه های خازن های الکترولیتی هستند که به نام خازن های الکترولیتی دولایه نیز شناخته می شوند و ظرفیتی معادل چند صد تا چند هزار فاراد دارند.

خازن های الکترولیتی آلومینیومی در خیلی از وسایل مثل منبع تغذیه، مادربرد کامپیوتر و لوازم خانگی یافت می شوند. بدلیل اینکه این خازن ها پلاریزه هستند فقط می توانند در مدارهای DC استفاده شوند.

پبشنهاد ما: آموزش سیم پیچی

نوع دیگر، خازن های تانتال هستند. یک خازن تانتال، خازنی الکترولیتی است که شامل یک پالت از جنس فلز تانتال به عنوان آند است که با یک لایه اکسید به عنوان عایق پوشانده شده است و نقش دی الکتریک را دارد و بوسیله مایع یا جامد الکترولیت به عنوان کاتد پوشانده شده است. به خاطر اینکه لایه دی الکتریک در این خازن ها بسیار نازک است و ضریب گذردهی بالایی دارد، ظرفیت خازن تانتال ظرفیت خیلی بالایی نسبت به حجم خازن دارد.

نحوه خواندن ظرفیت خازن الکترولیتی

در مورد خازن های داخل حفره ای، مقدار ظرفیت و حداکثر ولتاژ قابل تحمل روی خازن درج می شوند. خازنی که روی آن اعداد ” Fµ 4.7 – V25 ” نوشته شده، دارای ظرفیت Fµ 4.7 و حداکثر ولتاژ کاری V25 هستند که این مقادیر بیش از این نخواهند شد.

در مورد خازن های الکترولیتی SMD اطلاعات خازن به دو شکل روی بدنه خازن ها تایپ می شوند. برای رسیدن به پاسخ دقیق سوال خازن الکترولیتی چیست، این اطلاعات مهم است. در نوع اول، مقادیر با میکروفاراد و ولتاژ کاری نوشته می شوند. مثالی که در پاراگراف بالا ذکر شد از این نوع است. در نوع دوم، یک حرف وجود دارد که به دنبال آن سه عدد آمده است. حرف حک شده طبق جدول زیر، نشان دهنده ولتاژ خازن است. دو عدد اول نشان دهنده مقدار ظرفیت به پیکوفاراد و عدد سوم مربوط به تعداد صفرهایی است که باید به دو عدد اول اضافه شوند.

برای مثال یک خازن 4.7 میکروفارادی با ولتاژ 25 ولت به صورت E476 روی خازن نوشته می شود. این علامت به صورت 47000000 پیکوفاراد، 47000 نانوفاراد یا 47 میکروفاراد نمایش داده می شود.

مشخصات خازن الکترولیتی چیست

• افت ظرفیت

با گذشت زمان ظرفیت خازن های الکترولیتی از مقدار نامی درج شده روی آن افت می کند و معمولا این خازن ها، تلرانس بالایی در حدود 20% دارند. این یعنی برای مثال یک خازن الکترولیتی آلومینیومی با ظرفیت نامی 47µF مقدار ظرفیت اندازه گیری شده ای حدودا بین 37.6 تا 56.4 میکروفاراد خواهند داشت.

خازن های الکترولیتی تانتال می توانند با تلورانس کمتری ساخته شوند اما ولتاژ کاری بیشینه آنها پایین تر خواهد بود. بنابرین نمی توانند همیشه به عنوان یک جایگزین مستقیم مورد استفاده قرار بگیرند.

• پلاریته و امنیت

به علت ساختار خازن های الکترولیتی و مشخصات الکترولیت های استفاده شده، خازن های الکترولیتی باید بایاس مستقیم شوند. این یعنی قطب مثبت باید همیشه ولتاژ بالاتری از قطب منفی داشته باشد. اگر خازن به صورت معکوس بایاس شود، اکسید آلومینیوم که به عنوان عایق دی الکتریک عمل می کند، احتمالا دچار آسیب خواهد شد و به عنوان مدار کوتاه بین دو قطب خازن عمل می کند. این می تواند باعث شود که خازن به علت جریان وحشتناک بالای عبوری از آن بیش از حد داغ شود.

وقتی خازن تا این حد داغ می شود، الکترولیت گرم شده نشتی پیدا می کند و یا حتی بخار می شود که باعث انفجار مجموعه خواهد شد. این فرآیند در ولتاژ معکوس حدودا یک ولتی یا بالاتر اتفاق می افتد. برای حفظ امنیت و جلوگیری از انفجار بدنه خازن بدلیل فشار بالای تولید شده از گرمای شدید، یک واشر ایمنی در بدنه نصب می شود. این واشر معمولا از شدت گرما از قسمتی از بدنه خازن به بیرون پرش می کند. به دلیل اینکه الکترولیت ممکن است خورنده یا سمی باشد ممکن است اقدامات ایمنی بیشتری هنگام باز کردن خازن و جایگزینی آن نیاز باشد.

یک نوع خاصی از خازن های الکترولیتی برای استفاده AC وجود دارد که برای ایستادگی در برابر پلاریزه معکوس طراحی شده است. این نوع از خازن ها با نام خازن های غیر پلاریزه یا نوع NP شناخته می شوند.

ساختار و ویژگی های خازن های الکترولیتی

اما ساختار خازن الکترولیتی چیست؟ خازن های الکترولیتی آلومینیومی از دو فویل آلومینیومی و یک کاغذ آغشته به الکترولیت برای ایجاد فاصله بین آنها ساخته شده است. یکی از دو ورقه آلومینیومی با یک لایه اکسید پوشانده شده است و به عنوان یک آند عمل می کند؛ در حالی که فویل لایه نشانی نشده به عنوان کاتد عمل می کند. در حالت عادی، آند باید در ولتاژ مثبت و کاتد در ولتاژ منفی باشد.

آند، کاتد و ورقه آغشته کاغذی به هم فشرده شده و لوله شده اند و داخل یک محفظه سیلندر شکل قرار داده شده اند و با استفاده از پین به مدار متصل شده اند. دو ساختار هندسی رایج برای این خازن وجود دارد. محوری و شعاعی. خازن های محوری دارای یک پین در هر طرف استوانه هستند در حالیکه در هندسه شعاعی، هر دو پین در یک طرف استوانه قرار گرفته اند.

کاربردهای خازن الکترولیتی چیست

کاربردهای خازن الکترولیتی چیست. کاربردهای زیادی برای خازن های الکترولیتی وجود دارد که نیاز به تلورانس پایین و پلاریزه AC ندارند اما مقادیر ظرفیت خازنی بالایی نیاز دارند. این خازن ها معمولا به عنوان قطعات فیلترینگ در منبع تغذیه ها برای کاهش ولتاژ ریپل استفاده می شوند. وقتی از خازن ها در منبع تغذیه های سوئیچینگ استفاده می شود اغلب عمر منبع تغذیه را محدود می کنند به همین دلیل برای این کاربرد، از خازن های با کیفیت بسیار بالا استقاده می شود.

آنها همچنین ممکن است در ورودی و خروجی ها به عنوان فیلتر کننده حد پایین استفاده شوند البته اگر سیگنال موجود یک سیگنال DC با سهم AC ضعیف باشد. هرچند خازن های الکترولیتی برای دامنه های بزرگ و فرکانس های بالا خوب عمل نمی کنند و دلیل آن هم پراکندگی پاور در مقاومت های انتهایی به نام مقاومت سری معادل می باشد. در چنین شرایطی خازن هایی با مقاومت سری معادل پایین باید برای کاهش تلفات و جلوگیری از داغ شدن بیش از حد استفاده می شوند.

یک مثال کاربردی؛ استفاده از خازن های الکترولیتی به عنوان فیلتر در تقویت کننده های صوتی می باشد که هدفشان کاهش نویز صدا است. این نویز یک نویز 50 یا 60 هرتزی است که از منبع برد اصلی ناشی شده اند و اگر کمی تقویت شوند می توانند به وضوح شنیده شوند.

نصب و تعویض خازن الکترولیتی

باتوجه به آنکه چاپ بر روی بردهای مدرن بسیار متراکم می باشد، در تعویض خازن باید بسیار دقت به خرج دهید. شما می توانید عملکرد آسیب زننده داشته باشید و در عین حال متوجه یک عنصر کوچک بدون قاب یا شکستن (بستن) مسیرها شوید که ضخامت و فاصله بین آنها کمی بیشتر از ضخامت موی انسان است.

در نتیجه، برای تعویض خازن ها، به یک آهن لحیم کاری 25 تا 30 واتی، یک قطعه سیم ضخیم گیتار یا یک سوزن ضخیم، شار لحیم کاری یا رزین نیاز دارید. اگر زمان نصب و تعویض یک خازن الکترولیتی ، قطبیت را معکوس کنید یا یک خازن با درجه ولتاژ پایین نصب کنید، ممکن است منفجر گردد. پس قطعه جایگزین را با دقت انتخاب کنید و آن را به درستی نصب کنید.

تست خازن الکترولیتی

برای تست خازن الکترولیتی لازم است که دو سر اهم متر را که روی رنج ضربدر ۱۰۰ است، به دو سر خازن بزنید. اگر عقربه اهم متر رفت و برگشت نمود خازن سالم است. اگر عقربه روی صفر قرار گرفت، خازن اتصال کوتاه شده واگر عقربه در برگشت روی صفر نیامد، نشتی دارد.

سخن آخر

در این مقاله سعی شد به صورت دقیق به سوال خازن الکترولیتی چیست پاسخ داده شود. همانطور که دیدید شناخت دقیق این خازن ها در نوع کاربرد آنها تاثیر دارد. برای یک تکنسین بردهای الکترونیکی که روی طراحی و تعمیر انواع برد کار می کند لازم است با انواع خازن و کاربردهای آنها به طور دقیق آشنا باشد و قادر باشد به طور عملی و موثر برای مقاصد خاص از آنها داخل مدار استفاده کند.

در نتیجه برای این مقصود لازم است که شما آموزش های حرفه ای و عملی برای این کار را دیده باشید. آموزشگاه فنی پویان با سال ها سابقه در زمینه پرورش نیروهای حرفه ای برای ورود به بازار کار این زمینه را برای علاقه مندان فراهم کرده تا بتوانند در دوره های عملی موسسه، از پایه با مفاهیم الکترونیک آشنا شوند و به تدریج در زمینه طراحی و تعمیر بردهای الکترونیکی صاحب علم و مهارت شده و به طور مستقل وارد بازار کار شوند.

آموزشگاه فنی پویان برای کارآموزان محترم مزایای ویژه ای را نیز در نظر گرفته است که می توان از آن بین به ضمانت یادگیری دوره، پشتیبانی مادام العمر پس از دوره و مدرک معتبر از سازمان فنی حرفه ای اشارده کرد.