Являются ли конденсаторы слишком большой емкости «плохими» для схемы?

Как конденсатор может вызвать неисправность, если емкость увеличивается? Разве конденсатору не потребуется больше времени для полной зарядки?

Конденсатор - это резервуар заряда. Импульсные блоки питания необходимо сначала зарядить. Слишком большие конденсаторы могут привести к нестабильности внутреннего контура питания, что создаст большие отклонения напряжения на конденсаторе и потенциально может сжечь его из-за слишком сильного нагрева конденсатора, вызванного его ненулевым паразитным сопротивлением, называемым «ESR».

Может ли конденсатор большой емкости действительно вызвать какой-либо «ожог»? Я имею в виду, что он не может накапливать или производить более высокий ток, чем дает источник питания, верно?

Конденсатор горит довольно часто. На самом деле, выход из строя алюминиевого конденсатора является наиболее частым механизмом отказа в приводах с большими двигателями! Приводы двигателей и другая силовая электроника (солнечные инверторы, ветряные инверторы, зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов и т. д.) демонстрируют очень большие пульсации тока на различных частотах. Эти пульсирующие токи вызывают нагрев конденсатора (ESR), который ухудшает емкость конденсатора и еще больше увеличивает ESR. Это как положительный отзыв. Алюминиевые колпачки имеют ограниченный срок службы, измеряемый тысячами часов. Их срок службы также уменьшается с повышением температуры.

Типичным способом решения этой проблемы является использование нескольких параллельных конденсаторов (разделение пульсирующих токов) или использование конденсаторов более высокого качества. Однако эти методы имеют тенденцию к увеличению стоимости конечного продукта. В настоящее время электронная промышленность очень беспощадна, что приводит к проектированию с учетом полной функциональности и разумной частоты отказов, но не более того.

В других ответах также приведены хорошие примеры того, как может сгореть не только конденсатор, но и как большой конденсатор может вызвать сгорание других компонентов.

Я ограничу свой ответ/добавление сбоями типа «сжигания», потому что в противном случае действительно существует длинный список цепей, которые могут работать со сбоями (любой фильтр верхних частот, любая петля обратной связи и т. д.), и в зависимости от того, что они контролируют, может сгореть материал. /Взрывать. Пример, который привел SunnyBoyNY с выходной крышкой SMPS, на самом деле является примером петли обратной связи. Проще говоря, любой операционный усилитель может (и будет) колебаться с большой/правильной емкостью на своем выходе; и когда это произойдет, он будет нагреваться. Если он не имеет тепловой защиты/отключения, он может быть поврежден. Во всех этих случаях проблема заключается в уменьшении запаса по фазе из-за [увеличенного] ограничения. Я не буду вдаваться в подробности об этом,

Однако даже в линейном источнике питания конденсатор, размер которого превышает размер выпрямителя (диода), может привести к выходу из строя выпрямителя из-за увеличения пикового [зарядного] тока. Ниже приведена хрестоматийная иллюстрация задачи (для однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром):

Чем более плавным становится отфильтрованное напряжение (меньше пульсаций), тем более плавным становится ток нагрузки, но та же самая энергия передается конденсатору в течение более короткого периода времени (интервала проводимости), поэтому диод воспринимает более высокий повторяющийся пиковый/импульсный ток, когда конденсатор увеличен. На самом деле это просто повторяющаяся версия наихудшего сценария, который представляет собой пусковой ток, когда конденсатор полностью разряжен (в этом случае пиковое значение будет намного выше), но стоит отметить, что диоды имеют другие/более низкие номинальные токи. для повторяющегося стресса по сравнению с «неповторяющимися» событиями (это немного неправильное название, такие события могут повторяться только вдали от частоты сети; это приложение хорошо подходит для жаргона диодов).

Менее очевидный вариант [поскольку он не включает в себя вещи, продаваемые как конденсаторы] этой проблемы с пусковым током — это емкость затвора полевого МОП-транзистора. Сделайте его слишком большим [скажем, изменив / увеличив модель MOSFET, чтобы он мог переключать большую нагрузку], и пусковой ток затвора может повредить вывод ввода-вывода микроконтроллера ...; предотвращение такого сценария - одна из [многих] причин, по которым схема драйвера MOSFET может усложниться.

Наконец, упомянутые проблемы не являются непреодолимыми. Можно компенсировать петли обратной связи (на самом деле один из способов сделать это — добавить/увеличить конденсатор[ы], но в другой части схемы). Что касается ограничения пускового тока (напрямую), существует множество решений, наиболее очевидным из которых является добавление катушки индуктивности.

Алюминиевые конденсаторы, которые обычно дешевы и имеют большую емкость, также ненадежны. Срок их службы составляет тысячи часов. Если посмотреть на них, то даже видно, что они готовы к взрыву:

http://www.o-digital.com/uploads/2179/2184-1/Aluminum_Electrolytic_Capacitor_161.jpg

Видишь эти порезы? Они широко распахнутся и направят взрыв вверх, спасая остальную часть доски.

В вашем вопросе публикации не указано, в какой части вашей схемы находится конденсатор и что его питает. Возьмем, к примеру, толстый автомобильный аккумулятор, питающий вашу схему 12 В по медным проводам сечением 1 мм ^ 2. Предположим, что на входе вашей схемы есть большой толстый конденсатор на 100 000 микрофарад, какая длина провода питания будет меньше 0,05 Ом, поэтому при первом подключении перейдите на 120 ампер?

Не пытайтесь повторить это дома. Чтобы спроектировать безопасную схему с большой входной емкостью, вам необходимо установить дополнительные переключатели рядом с входным концом, чтобы вы могли более постепенно наполнять большой входной конденсатор через скромное сопротивление и не потреблять энергию для вашего устройства. основной цепи, пока вы не зарядите вход C и не прикрутите провода.

Предположим, что на другом конце вашей цепи имеется ВЧ-трансформатор, выпрямленный в выходной сглаживающий конденсатор. После безопасного пуска на этот блок может поступать 12 вольт 10 ампер. Через десять секунд он получил 1200 Дж, поэтому, если у него есть выходной конденсатор, он мог накопить достаточно, чтобы убить вас или вызвать пожар. Ожоги недооценены; можно получить гораздо больший ток и гораздо большее напряжение от неуказанной цепи (она случайно не содержит автомобильную катушку зажигания?) и большого промышленного конденсатора, чем оригинальный автомобильный аккумулятор.