Причины выхода из строя конденсатора

Почему взрываются конденсаторы

Частый вопрос — почему взрываются электролитические конденсаторы на материнской плате, видеокарте, блоке питания? Какие причины взрывов и пути решения проблемы, чтобы это не повторялось. Этому посвящена статья.

Проверка конденсатора мультиметром на исправность довольно простая задача, а тем более, если есть специальное оборудование (тестер) под рукой. Фактически любой ремонт электроники сводится к поиску и замене неисправных электронных компонентов, в том числе и конденсаторов. Рассмотрим в этой статье возможные способы диагностики работоспособности конденсатора с пошаговой инструкцией.

Почему возникает взрыв конденсатора

Дело в том, что эти конденсаторы стоят в цепи импульсной схемы питания и служат для сглаживания пульсаций частотой в десятки килогерц. В принципе, уже из-за пульсаций через конденсаторы течет переменный ток, который немного нагревает внутреннее сопротивление. На малой частоте этот нагрев мал и конденсатор холодный. Закипание возникает тогда, когда выделяемая мощность больше мощности рассеивания. Так почему же происходит нагрев из-за которого электролит закипает и происходит взрыв и какую роль в нагревании играет индуктивность?

В импульсных схемах, если посмотреть осциллографом, то можно увидеть, что в момент переключения транзисторов возникает затухающий колебательный процесс, причем амплитуда перерегулирования очень значительная, а частота колебательного процесса высокая. Высокочастотная составляющая хорошо пропускается емкостью, она же и является основной причиной нагрева конденсатора. Причем же здесь индуктивность? А индуктивность и является причиной колебаний, т.к. она является частью колебательного контура LC. Поэтому, чем больше паразитная индуктивность конденсатора, тем больше энергия высокочастотной колебательной составляющей выделяется внутри конденсатора. Во избежание взрыва на корпусе конденсатора наносятся насечки, позволяющие выпустить пар кипящего электролита.

Время на прочтение

Как определить неисправный электролитический конденсатор?

Наиболее частая причина поломки в радиоэлектронной аппаратуре — вышедшие из строя конденсаторы, и мультиметром далеко не всегда удается их идентифицировать.Дело в том, что помимо емкости и рабочего напряжения, конденсаторы имеют ESR (или эквивалентное последовательное сопротивление) — один из самых важных параметров конденсаторов, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока.

В норме ESR очень мало – от десятых долей ома до нескольких ом. Но когда конденсатор выходит из строя, оно возрастает, что может вызвать неправильную работу или неисправность остальных компонентов схемы.

Для измерения параметра ESR можно приобрести и готовый тестер, но я предлагаю вам собрать простой и надежный тестер ESR из доступных компонентов своими руками. Он отличается надежностью конструкции и возможностью измерений прямо на плате, без выпайки компонентов и риска повредить прибор.

На одном из форумов я нашел схему и решил повторить ее.

В процессе настройки произвел некоторые доработки – а именно – изменил намоточные данные трансформатора, убрал резистор 10кОм из цепи вторичной обмотки и оставил только подстроечный резистор на 10 кОм. Также в цепи базы транзистора заменил резистор 100кОм на подстроечный 10кОм. Сделал эти изменения по той причине, что с исходными номиналами схема не работала.

Трансформатор намотал на тороидальное кольцо, первичную обмотку 50 витков с отводом от центра, и вторичную 50 витков, намотал проводом 0,25мм, виток к витку. Вторичную заизолировал кусочком ткани и поверх нее намотал 6 витков провода 0,5мм для измерительной обмотки. Все обмотки мотал в одном направлении. Пропитал готовый трансформатор быстросохнущим лаком.

Стрелочный индикатор использовал тот, что был под рукой – от индикатора уровня записи от советского магнитофона, вы можете взять любой другой подходящий. Транзистор – BC547B, но вы можете поэкспериментировать и попробовать любой другой маломощный обратной проводимости.

Собрал конструкцию на макетной плате, купленной в магазине за 40 рублей.Для корпуса взял старый советский футляр от линейки, вырезал из него детали нужного размера, выровнял края напильником, и склеил их между собой дихлорэтаном.

Гнезда для щупов я нашел у себя в запасах от старого осциллографа. Сами щупы сделал из медицинских игл – отрезал часть колпачка, сделал в нем отверстие для провода, надел на провод. Пластиковую часть иглы откусил таким образом, чтобы она заходила в колпачок. Саму иглу откусил кусачками до половины длины. Подпаял провод к основанию, вставил иглу в колпачок, и через отверстие залил внутрь клей B7000 для фиксации конструкции. Провод брал достаточно толстый многожильный, чтобы его сопротивление было минимальным. Разъемы взял от старой китайской термопары.

Слева в корпусе сделал отверстия для регулировки подстроечных резисторов. Справа поставил выключатель питания. Питается устройство от одной батарейки ААА, держатель для батарейки купил в радиомагазине за 25 рублей.

Давайте испытаем получившийся прибор в действии.

Включаем питание. При включении стрелка прибора отклоняется в крайнее левое положение – это следует понимать так – сопротивление на выводах прибора в данный момент максимально. При закорачивании щупов возвращается в крайнее правое – сопротивление минимально.

Теперь давайте возьмем два конденсатора одинаковой емкости – на 1 мкФ. Один современный, а другой – советский.

Берем современный, в синей изоляции. Прикладываем его контактами к щупам и видим, как стрелка отклоняется в крайнее правое положение – конденсатор имеет минимальное сопротивление переменному току, а значит, исправен и пригоден для использования.

Теперь возьмем старый советский конденсатор. Прикладываем его контактами к щупам и видим, что стрелка лишь немного отклоняется от своего исходного положения – этот конденсатор имеет большое сопротивление переменному току и скорее всего являлся причиной поломки устройства, в котором когда-то стоял. К сожалению, теперь его место только в мусорке.

Этим прибором можно проверять конденсаторы не только по отдельности, но и внутри схемы, так как сопротивление схемы в подавляющем большинстве случаев слишком велико, чтобы прибор мог на него реагировать, а переменное напряжение на выходе ESR-метра слишком низкое, чтобы транзисторы начали открываться. В случае же, если конденсатор не был разряжен, то разрядка произойдет об измерительную обмотку, а так как трансформатор отфильтрует постоянный ток, то и в схему прибора он не поступит.

Демонстрирую работу прибора на примере двух найденных у себя в закромах плат – все конденсаторы на них оказались исправными. Но на днях доводилось ремонтировать ЭЛТ-телевизор, и данный ESR-метр помог очень быстро выявить неисправность. В течение получаса были заменены пара высохших электролитов, телевизор теперь снова в строю и радует родителей.

Дефекты и
проблемы электролитических конденсаторов.

Одной
из причин отказа монитора могут являться вышедшие из строя электролитические
конденсаторы, которые часто используются как компоненты электрических схем
питания. Электролитические конденсаторы отличаются от других конденсаторов тем,
что в алюминиевом корпусе находится жидкость (электролит), проводящая ток при
подаче напряжения. Почти все электрические схемы питания используют
конденсаторы в фильтрах. Ток после выпрямителя не идеален, пульсации всё равно
заметны. Но краткие падения напряжения, вызываемые пульсациями, можно
компенсировать конденсатором, который работает как источник дополнительного
напряжения, стабилизируя подаваемое напряжение. Электролиты,
используемые в конденсаторах обладают низким внутренним сопротивлением и должны
обладать очень хорошей проводимостью. Чтобы повысить проводимость электролита
(который состоит по большей части из диспергаторов) необходимо использовать
добавки. И одна из таких добавок — вода.
Недостаточно очищенная вода взаимодействует с алюминиевым корпусом
конденсатора, вызывая коррозию. При
этом создаются газы, которые увеличивают внутреннее давление — и
конденсатор начинает вздуваться.

На верхней плоскости конденсатора есть специальные насечки, которые раскрываются при слишком высоком
давлении, позволяя газу выйти наружу. Иногда насечки не помогают, и конденсатор взрывается. То же самое
происходит и при подаче слишком высокого напряжения. Кроме того, электролит,
который находился в конденсаторе, может вытечь на печатную плату и вызвать короткое замыкание.

Электролит может изменить своё физическое состояние и попросту испариться. Причём это может произойти
не только в работающей системе, но и тогда, когда система выключена или плата монитора
вообще хранится отдельно. От хорошего охлаждения компьютерного корпуса
выигрывают не только такие комплектующие, как память или процессоры. Хорошее охлаждение также увеличивает и
время жизни конденсаторов, поскольку вероятность испарения зависит от
температуры окружающей среды. Падение температуры на 10°C удваивает время жизни
конденсатора. Обычно дефектный конденсатор
можно распознать по последствиям взрыва.
Вздутие или даже нарушение
целостности сигнализирует о том, что конденсатор вскоре выйдет из строя (если он ещё работает). Иногда резиновая прокладка, закрывающая
конденсатор снизу, выталкивается газом
наружу. Но конденсаторы, чей электролит улетучился и не оставил следов на
алюминиевом корпусе, весьма трудно
обнаружить. Если конденсатор высыхает, то уменьшается и его ёмкость, измерив емкость и сравнив ее с указанной
на конденсаторе, можно справиться и с этой проблемой (для измерения ёмкости конденсатора
обычно используют мультиметр).

Твердотельные
конденсаторы Solid CAP (рис. 1) обеспечивают, благодаря своей алюминиевой сердцевине,
низкое последовательное сопротивление (ESR), а также 10-летний срок службы. Эти конденсаторы обладают непревзойденной
стабильностью и позволяют более эффективно использовать энергию, выделяя меньше
нежелательного тепла и снижая потенциальный риск аварийного вытекания жидкости,
характерного для старых электролитических конденсаторов. Использование
твердотельные конденсаторы Solid CAP устранило проблему взрывающихся конденсаторов и
обеспечило колоссальное увеличение срока службы.

Конденсаторы
Hi-с CAP (Highly-Conductive
Polymerized Capacitor — полимерный конденсатор с высокой проводимостью) с сердцевиной из тантала часто
применяются в аэрокосмической и военной продукции, новая
модификация Hi-c
Cap с иной корпусировкой, улучшенными электрическими характеристиками (или,
например, полимерные алюминиевые
конденсаторы LowESR с пониженным паразитным сопротивлением).
Содержащие редкий металл тантал в своей сердцевине, эти конденсаторы не только
выдерживают экстремально низкие и высокие рабочие температуры, но и обладают в 8 раз более длительным сроком службы, чем обыкновенные твердотельные конденсаторы.
При оверклокинге или высоких рабочих нагрузках они обеспечивают высочайшую
стабильность и производительность.

Среди других
их особенностей — высокая проводимость, поддержка механизма самовосстановления
и, благодаря своей плоской форме (рис. 2), отсутствие проблем с теплоотводами и
видеокартами.

Конденсаторы Hi-c CAP обладают превосходными электрическими характеристиками

— экстремально высокая проводимость из-за низкого ESR;
  — превосходные температурные
характеристики, которые гарантируют, что на проводимость не будут влиять
изменения температуры, возникающие при оверклокинге, в отличие от LN2,
поскольку твердотельные конденсаторы прошлого поколения подвержены влиянию
температуры;
  — уникальный механизм
самовосстановления;
  — конденсаторы Hi-c CAP не только мало
подвержены влиянию температуры и имеют высокую эффективность передачи тока, но
и обладают в 15 раз меньшими токами утечки;
  — конденсаторы Hi-c CAP имеют в 8 раз более длительный срок
службы по сравнению с обычными твердотельными конденсаторами (даже при
постоянно повышенной до 85ºС температуре они могут использоваться в течение 16
лет);
— благодаря своей плоской форме они никогда не создадут механических проблем с
теплоотводами или картами VGA, с которыми возникали конфликты у твердотельных
конденсаторов прошлого поколения.

Дефекты и проблемы электролитических конденсаторов.

Одной из причин отказа компьютера могут являться вышедшие из строя электролитические конденсаторы, которые часто используются как компоненты электрических схем. Электролитические конденсаторы отличаются от других конденсаторов тем, что в алюминиевом корпусе находится жидкость (электролит), проводящая ток при подаче напряжения. Почти все электрические схемы в блоке питания используют конденсаторы в фильтрах. Ток после выпрямителя не идеален, пульсации всё равно заметны. Но краткие падения напряжения, вызываемые пульсациями, можно компенсировать конденсатором, который работает как источник дополнительного напряжения, стабилизируя подаваемое напряжение. Электролиты, используемые в конденсаторах обладают низким внутренним сопротивлением и должны обладать очень хорошей проводимостью. Чтобы повысить проводимость электролита (который состоит по большей части из диспергаторов) необходимо использовать добавки. И одна из таких добавок — вода. Недостаточно очищенная вода взаимодействует с алюминиевым корпусом конденсатора, вызывая коррозию. При этом создаются газы, которые увеличивают внутреннее давление — и конденсатор начинает вздуваться. На верхней плоскости конденсатора есть специальные насечки, которые раскрываются при слишком высоком давлении, позволяя газу выйти наружу. Иногда насечки не помогают, и конденсатор взрывается. То же самое происходит и при подаче слишком высокого напряжения. Кроме того, электролит, который находился в конденсаторе, может вытечь на материнскую плату и вызвать короткое замыкание. Электролит может изменить своё физическое состояние и попросту испариться. Причём это может произойти не только в работающей системе, но и тогда, когда система выключена или материнская плата вообще хранится отдельно. От хорошего охлаждения компьютерного корпуса выигрывают не только такие комплектующие, как память или процессоры. Хорошее охлаждение также увеличивает и время жизни конденсаторов, поскольку вероятность испарения зависит от температуры окружающей среды. Падение температуры на 10°C удваивает время жизни конденсатора. Обычно дефектный конденсатор можно распознать по последствиям взрыва. Вздутие или даже нарушение целостности сигнализирует о том, что конденсатор вскоре выйдет из строя (если он ещё работает). Иногда резиновая прокладка, закрывающая конденсатор снизу, выталкивается газом наружу. Но конденсаторы, чей электролит улетучился и не оставил следов на алюминиевом корпусе, весьма трудно обнаружить. Если конденсатор высыхает, то уменьшается и его ёмкость, измерив емкость и сравнив ее с указанной на конденсаторе, можно справиться и с этой проблемой (для измерения ёмкости конденсатора обычно используют мультиметр).

Использование твердотельных конденсаторов устранило проблему взрывающихся конденсаторов и обеспечило колоссальное увеличение срока службы. обеспечивают, благодаря своей алюминиевой сердцевине, низкое последовательное сопротивление (ESR), а также 10-летний срок службы. Они стали основными в системных платах класса ти конденсаторы обладают непревзойденной стабильностью и позволяют более эффективно использовать энергию, выделяя меньше нежелательного тепла и снижая потенциальный риск аварийного вытекания жидкости, характерного для старых электролитических конденсаторов.

Конденсаторы Hi-с CAP (Highly-Conductive Polymerized Capacitor — полимерный конденсатор с высокой проводимостью) с сердцевиной из тантала часто применяются в аэрокосмической и военной продукции, и устанавливаются в системных платах в зоне CPU PWM, чтобы обеспечить получение максимальной мощности. Например, в обвязке силового стабилизатора питания старшей модели MSI P67A-GD65 (в линейке материнских плат для платформы LGA 1155) используются высококачественные элементы, в частности вместо уже традиционных твердотельных конденсаторов на плате применяется их новая модификация Hi-c Cap с иной корпусировкой, улучшенными электрическими характеристиками (или, например, полимерные алюминиевые конденсаторы с пониженным паразитным сопротивлением). Содержащие редкий металл тантал в своей сердцевине, эти конденсаторы не только выдерживают экстремально низкие и высокие рабочие температуры, но и обладают в 8 раз более длительным сроком службы, чем обыкновенные твердотельные конденсаторы. При оверклокинге или высоких рабочих нагрузках они обеспечивают высочайшую стабильность и производительность.

Новые твердотельные конденсаторы позволят увеличить срок службы плат и расширят возможности оверклокинга. Среди других их особенностей — высокая проводимость, поддержка механизма самовосстановления и, благодаря своей плоской форме (рис. 2), отсутствие проблем с теплоотводами и видеокартами.

— экстремально высокая проводимость из-за низкого ESR; — превосходные температурные характеристики, которые гарантируют, что на проводимость не будут влиять изменения температуры, возникающие при оверклокинге, в отличие от LN2, поскольку твердотельные конденсаторы прошлого поколения подвержены влиянию температуры; — уникальный механизм самовосстановления; — конденсаторы Hi-c CAP не только мало подвержены влиянию температуры и имеют высокую эффективность передачи тока, но и обладают в 15 раз меньшими токами утечки; — конденсаторы H-c C имеют в 8 раз более длительный срок службы по сравнению с обычными твердотельными конденсаторами (даже при постоянно повышенной до 85ºС температуре они могут использоваться в течение 16 лет);- благодаря своей плоской форме они никогда не создадут механических проблем с теплоотводами или картами VGA, с которыми возникали конфликты у твердотельных конденсаторов прошлого поколения.

На тумбочке возле кровати заорал телефон: «Good morning sir, it’s a wake up call». Первые несколько секунд не понимаешь, где находишься.

15 минут на умыться/одеться и спускаюсь на завтрак с вещами по форме. Там встречаемся с экипажем, все в сонном ауте. Кто пьет крепкий кофе, кто женой болтает, у нее-то еще вечер в Москве.

Сегодня летим в Шереметьево.

Спрашиваю у второго:

-Как отдохнул, Саня?

Сон—это больная тема пилотов. Отсутствие какого-либо графика, день смешан с ночью, часовые пояса, биоритмы сбиты напрочь!

Едем в аэропорт, обычно он неподалеку от отеля.

Пока едешь изучаешь документы на предстоящий полет: погоду, топливо, состояние самолёта, есть ли неисправности.

Решаем, кто сегодня будет пилотировать, а кто вести связь и документы:

-Сань, как сегодня работать будем?

-Я бы слетал, Миш.

Подъехали к аэропорту. В аэровокзале еще пусто. Только эхо от наших ботинок.

Досмотр, таможня, граница, все как положено.

У Сани забрали маникюрный набор, маме покупал. Он орет: «У нас в кабинете топор висит! А вы пилочку для ногтей забираете!»

Подъезжая к самолету, всегда смотришь в окно-какой же он красивый со стороны!

Саня идет готовить кабину, тащит чемодан по трапу. А я одеваю наушники, включаю Metallica и иду осматривать самолет. В хорошую погоду так не хочется заходить в кабину!

Если не заметил повреждение, например вмятину от птицы, а следующий экипаж ее обнаружил, то могут повесить на тебя.

Поднимаюсь в самолет, переодеваюсь в удобную одежду: трико, кроссовки, футболка. Сегодня лететь 10.17 по расчету, на маршруте встречный ветер до 200км/час.

Когда «живешь в самолете», то стараешься как-то наладить быт в кабине: запарил термос с чаем, надул подушку, книгу Стругацких достал, пачку семечек.

Готовим кабину. Проверяем работу систем, загружаем маршрут в бортовой комп, смотрим схемы как будем вылетать из Шанхая.

Стучится инженер, делает доклад: «Гидросистему заправил, масло в норме, предыдущий экипаж жаловался на вибрацию второго двигателя, я проверил, все в порядке»

Как спокойно на душе, когда тебя провожает наш, русский инженер!

-Шанхай вышка доброе утро, 3204 прошу руление, полоса 35 левая

-3204 доброе утро, для вас 17 правая, рулите по браво 4, затем чарли 2

Блин, 35 левую же просили! Сейчас скорости пересчитывать еще и крюк делать после взлёта!

Увеличиваю режим, включаю фары. Рулить 6 км на другую сторону аэродрома, спать охота!

Подруливаем к полосе:

-3204 занимайте полосу 17R, взлет разрешаю, хорошего полета.

-3204 занимаю 17R, взлет разрешили, спасибо!

-Взлетаем! С Богом.

Вывожу двигатели на взлетный, поехали!

Движки заревели, за 8 секунд до сотни-не плохо для 200 тонной бандуры))

Саня двигает педалями, удерживает самолет на полосе-боковой ветер. Я держу руку на рычагах двигателей.

Если какой-то отказ произойдет до скорости принятия решения, нужно будет немедленно прекратить взлёт.

Убираю руку с рычагов, теперь только в небо.

Саня тянет ручку на себя, самолет нехотя поднимает нос, полетели.

В облаках еще совсем темно. Мы набираем высоту с вертикальной 15 м/сек, небольшая турбулентеость. Вдруг небо резко проясняется, и самолет вырывается в чистое светлое небо, здесь уже встает солнце, под нас уходит ковер пушистых облаков, невероятно!

Запахло едой, девченки в духовке греют завтрак.

-Саня, ты первый кушать будешь?

-Да, поем и спать.

-Ребят, на завтрак сырники, омлет и какая-то китайская хрень, что будете?

Кушаем по очереди. Теперь и поспать можно, рубит нереально!

На эшелоне воздух внутри самолета разряжен и соответствует высоте примерно 2500м. Поэтому в наборе высоты всегда хочется спать.

Я закрываю шторки, откидываюсь в кресле. Саня надевает наушники, теперь на нем связь, управление и ведение документов. Через пол часа проснулся, поменялись.

Чем еще заняться за 10 часов полета?

Поговорили обо всем, о зарплате, девушках, алиментах и жизни в целом.

Поиграли в карты, еще 2 раза поели.

Можно прогуляться в хвост, поболтать с девченками.

На высоте 11000м уровень радиации в 30-40 раз выше земной нормы. Начинает накрывать усталость.

Берем погоду Шереметьево, +19, небольшой ветер.

-Дамы и господа говорит капитан. Через 5 минут мы приступим к снижению, в Москве прекрасная погода, расчетное время прибытия 10.35.

Пристегиваем плечевые ремни, поехали

-Москва контроль, 3204, прошу снижение.

-3204 снижайтесь эшелон 250, вертикальная не более 10 м/сек, под вами борт, снижается 230.

Самая приятная и опасная часть полета-посадка.

В 10 утра в Московском небе уже свободно. Утренний разлет прошел. Диспетчер дает курс прямо на точку входа в глиссаду, мимо схемы захода.

Гасим скорость, выпускаем закрылки, колеса, выходим на посадочный курс. Полосу хорошо видно.

-3204 полоса 24 левая, ветер тихо, посадку разрешаю.

-3204, 32 левая, посадку разрешили.

Саня отключает автопилот, заходит «на руках»

Высотомер отсчитывает: «30, 20, 10»

Зарулили, выключили движки, пожали руки.

Саня местный, поехал домой.

-Настён, тебя подвезти?

-За мной парень приехал, спасибо!

Не фортонуло ему опять.

А я иду в отель, беру пару бутылок пивка, достаю из чемодана складную гитару. Скоро концерт, надо повторить песни.

Спасибо, что дочитали! С вами был лётчик Миша из рок-группы SAHALIN

Теория

Очень часто при ремонте компьютеров и  компьютерной техники — в блоках питания, материнской плате компьютера, видеокарте, мониторах, принтерах и других устройствах — можно обнаружить испорченные вздутые конденсаторы, в которых вытек электролит, а  их корпус разрушен.

Конденсаторы — это рулоны (или стопки) фольги, разделенные диэлектриком. В электролитических конденсаторах одним электродом (анодом) является фольга, а другим (катодом)- электролит. В качестве диэлектрика выступает тонкая оксидная пленка, нанесенная на анод. Чтобы разобраться с причиной, по которой конденсаторы выходят из строя, составим примерную эквивалентную схему конденсатора.

Таким образом, у конденсатора есть и активное сопротивление r (эквивалентное последовательное сопротивление или по-научному ESR), и сопротивление утечки R, и индуктивность L из-за свернутого спиралью сэндвича. Условность схемы в том, что на самом деле схема представляет собой «длинную линию», расчет которой чрезвычайно сложен.

Как проверить конденсатор на работоспособность

Проверка конденсатора на короткое замыкание мультиметром. Для этого измерительный прибор переводится в режим измерения сопротивления и щупы прикладываются к ножкам элемента. Измерительный прибор должен показать бесконечное сопротивление (исправный конденсатор имеет большое сопротивление постоянному току), а если он не исправен — прибор покажет низкое сопротивление.

Проверка конденсатора на отсутствие обрыва, при котором один из электродов теряет соединение с обкладкой и емкость такого конденсатора становится равной нулю. Конденсатор с внутренним обрывом не будет внешне отличается от исправного элемента. Суть диагностики на обрыв состоит в том, чтобы уловить тестером признаки наличия хоть какого-то значения ёмкости у проверяемого конденсатора.

Как проверить конденсатор не выпаивая на плате

Часто при внешнем визуальном осмотре печатной платы, достаточно одного взгляда для определения вышедшего из строя конденсатора, не выпаивая его из платы. Если элемент имеет явные механические повреждения — незначительные вздутия, трещины, вмятины или изменение цвета, то проверять компоненты на плате какими-то приборами не имеет смысла. Такой «кондёр» подлежит обязательной замене.

Фото. Вздувшиеся конденсаторы на печатной плате

При подозрении на отсутствие работоспособности у конденсатора, следует к нужному конденсатору параллельно припаять заведомо исправный элемент одинакового номинала. Данный вариант проверки конденсатора на плате без выпаивания, подходит только для схем с малым напряжением. Некоторые производители тестеров заверяют, что их приборы способны проверить конденсатор не выпаивая его с платы.

Как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая

Не возможно однозначно ответить, как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая. Схемы всегда состоят из множества элементов, которые соединены между собой различными способами, поэтому все зависит от схемы, в которой стоит подозрительный конденсатор. Например, элементы на плате могут быть соединены параллельно между собой и тогда тестер при проверке покажет их общую емкость.

Режимы работы современного мультиметра (тестера)

В другом случае к электролитическому конденсатору в схеме может быть установлен параллельно керамический. При этом невозможно будет никаким образом прозвонить конденсатор мультиметром. При параллельном соединении конденсатора и катушки индуктивности, прозвон «кондёра» на плате покажет короткое замыкание. То есть, проверка конденсатора тестером без выпаивания из платы невозможна.

Как проверить конденсатор без мультиметра

Если у вас под рукой нет измерительных приборов, то можно к батарейке подключить лампочку через конденсатор. Лампочка при этом гореть не должна из за большого сопротивления компонентов. Если лампочка горит постоянно, то конденсатор неисправен — элемент имеет короткое замыкание на обкладках. Хотя, лампочка может вспыхнуть на короткое время, если емкость достаточно большая.

Виды конденсаторов и их неисправности

Если необходима проверка конденсатора на схеме тестером, то необходимо знать какие есть на сегодняшний виды этих электронных компонентов. Конденсаторы могут быть неполярными (керамические) и полярными (электролитические). Принцип работы всех «кондёров» заключается в том, что элемент способен накапливать некоторый электрический заряд, что возможно при подключении к источнику тока.

Виды конденсаторов и возможные варианты неисправностей

Определить какой вид устройства перед вами достаточно просто, уже название вам дает подсказку, что «полярные» должны иметь полярность, то есть иметь (+ плюс) и (- минус). Их подключение в электросхему строго регламентировано в соответствие полярности. Плюс подключается к плюсу, минус к минусу. При нарушении этого правила — конденсатор не будет работать, а вместе с ним и вся схема.

Все полярные конденсаторы заполнены электролитом (твердым или жидким), поэтому их классифицируют как электролитические. Их физические параметры (емкость) находится в следующих параметрах 0.1 ÷ 100000 мкФ.

Неполярные конденсаторы, как вы уже поняли, не имеют полярности и не требуют строгого соблюдения условий подключений. У них нет ни плюса, ни минуса. Роль диэлектрика у них могут выполнять: бумага, стекло, керамика и слюда. Их физические параметры (емкость) незначительна и находится в следующем диапазоне (от нескольких микрофарад до нескольких пикофарад).

Очень важно знать к какому типу относится радиоэлемент, так как для каждого типа применима своя проверка мультиметром. Это очень важный момент.

Наиболее частые неисправности конденсаторов

• короткое замыкание между обкладками, в следствии повреждения или перегрева — неисправность выявляется любым тестером в режиме прозвона;
• полная потеря ёмкости — у конденсаторов с большой ёмкостью неисправность выявляется просто, а для элементов менее 500 пФ необходимо оборудование;
• частичная потеря ёмкости — керамические и пленочные конденсаторы могут получить эту неисправность в результате механического повреждения;
• низкое сопротивление утечки (элемент «не держит» заряд) — этот дефект свойственен, в основном, электролитическим конденсаторам.

Перед тем, как проверить конденсатор, необходимо его разрядить. Особенно это касается элементов с большой емкостью и высоким напряжением, иначе можно испортить тестер. Низковольтные конденсаторы с малой емкостью можно просто закоротить обычной отверткой. Конденсаторы с емкостью от 100 мкФ разряжать следует уже через резистор сопротивлением 5-20 КОм и мощностью 1 – 2 Вт.

При разрядке элемента постарайтесь не касаться оголенных контактов руками. Резистор следует зажать щипцам или плосками в изоляции и с помощью него закоротить на несколько секунд выводы конденсатора, чтобы убрать с обкладок остаточный заряд. После этого можно смело проверять мультиметром конденсатор на работоспособность, а для этого есть масса способов, о которых мы расскажем далее.

Сага о конденсаторах или «Очередной срыв покровов»

Мне приходится примерно 8 часов в день работать как раз в одной веселой организации, одним из направлений деятельности которой является ремонт различной техники, включая и ЖК-мониторы. Хотел высказать все, что можно только высказать в комментариях, но не смог. Решил написать хотя бы в Песочницу, ибо сил молчать нет.
Беглое расследование показало, что автор того самого топика, посвященного «ремонту» ЖК-монитора, успел опубликовать еще один, на этот раз про ремонт телевизора. Должен сказать, что данные топики породили не очень длинный тред в закрытом разделе одного широко известного технического форума. Общий настрой этого треда можно охарактеризовать следующей взятой там цитатой:

Ждём от автора новых опусов на тему:
«Как с помощью кривых рук, зеркальца и ножниц удалить геморрой»
«Дрель и снижение внутричерепного давления»

Нередко приходится ремонтировать технику после других мастеров, которые не смогли определить неисправность, либо не имели возможности ее устранить. И очень часто — после любителей, попытавшихся «отремонтировать» аппарат при помощи очередной «инструкции», во множестве щедро разбросанных по интернету. И, честно говоря, был сильно удивлен, обнаружив сразу 2 такие «инструкции» на Хабре.

Итак, начнем с пресловутого «ремонта» телевизора, поскольку это хабратопик появился первым. Для начала хотелось бы указать на наличие такого параметра, как ESR. Любой желающий элементарно загуглит этот термин и получит всю теоретическую базу. Поэтому плотно рассматривать ее не будем. Нас интересует только тот факт, что дефектовка электролитических конденсаторов производится не только по факту раздутия аллюминиевой рубашки, но и по этому самому параметру ESR. На самом деле это довольно важно, поскольку конденсатор вздувается по причине излишнего нагрева, приводящего к увеличению давления внутри его корпуса вследствии испарения электролита. А нагрев конденсатора тем выше, чем выше ESR. Таким образом, подумав пару минут, мы поймем, что в блоке питания вполне может быть довольно большое количество конденсаторов, еще не вздутых, но уже с завышенным ESR. Т.е. по сути уже неисправных, однако простому взгляду еще не видных. Для измерения ESR применяются простейшие приборы, доступные любому ребенку, однако многие мастера пользуются ими довольно редко, поскольку самым простым решением проблемы является замена всех электролитов в т.н. «холодной» части блока питания, так же называемой «вторичкой». Менять только вздутые конденсаторы без проверки остальных, не вздутых, нельзя. Поскольку чревато отнюдь не профитом, а повторным ремонтом через небольшой промежуток времени. Причем учитывая схемотехнику современной цифровой техники — вполне возможно, что ремонтом не только БП.

Еще одной ошибкой автора является техника пайки. Помилуйте, зачем лудить выводы конденсаторов? Которые после монтажа все равно придется обрезать?
А использование в монтажных работах кислоты? Высокоактивные флюсы типа «Паяльной кислоты» вообще не предназначены для электромонтажных работ! Это флюсы для пайки черных металлов. И кислотой называются не спроста. «Паяльная кислота» способна за пару-тройку месяцев сгноить пайку этого самого кондесатора, даже будучи нанесена в незначительных количествах. Именно по этому после применения таких флюсов спаянные поверхности надо обязательно отмывать водой, растворителями, а лучше — специальными жидкостями. И никогда нельзя их применять в радимонтажных работах.

Очень часто в прейскурантах сервисных организаций указано, что применяется повышающий коэфициент к стоимости ремонта аппаратуры со следами не квалифицированного ремонта и это не спроста! Как пример — описанный телевизор вполне уже способен доставить часок-другой веселых развлечений любому сервису через неопределенный промежуток времени. От недели до года.

Правда о конденсаторах

Однако самой правдоподобной версией массового выхода из строя электролитических конденсаторов является другая — технологическая. В пользу этой версии говорит тот факт, что взрываются в основном конденсаторы, произведенные конкретными китайскими фирмами.

История вопроса. Некоторые китайские фирмы не захотели покупать патенты на производство электролитических конденсаторов и разработали свою технологию, в частности, формулу электролита. Однако, формула оказалась нестабильной. Через несколько лет их электролит под воздействием рабочих факторов (одни из важнейших — повышенная рабочая температура и напряжение) изменяет свои электрические параметры, в частности, сопротивление. В результате через несколько лет конденсаторы вспучивались из-за вскипания электролита.

Поэтому самое главное при замене конденсаторов — это заменять их на качественные конденсаторы, произведенные надежной фирмой.

Как проверить емкость конденсатора

Главная характеристика любого конденсатора — это его «ёмкость». Сравнив значение емкости, указанной на корпусе элемента, с показаниями мультиметра, уже можно судить о исправности компонента. Есть устройства с разъемами -CX+ («-» и «+» — это полярность подключения), которые легко позволят выполнить проверку. При этом переключатель на тестере следует установить на ближайшее большее значение.

Далее вставляем ножки конденсатора в разъемы -CX+ с соблюдением полярности. Если дисплей покажет значение, совпадающее с номинальными показателями емкости — конденсатор исправен. Если показатели на дисплее мультиметра сильно отличаются от номинала, указанного на корпусе электронного компонента, или вообще равны нулю, то конденсатор не рабочий и деталь на схеме следует заменить.

Волшебные свойства загадочных баночек

Было ли лучшее время для энтузиастов и любителей Hi-Fi, чем конец 1970-х и начало 1980-х годов? С одной стороны, так много всего происходило с развитием цифрового аудио, а с другой — наблюдался рост субъективизма. Внезапно проигрыватели и усилители стали оценивать не по уровню детонации, выходной мощности и гармоническим искажениям, а по их звучанию! И можно было даже всерьёз говорить о звучании кабелей. В этой новой атмосфере всё, что когда-то считалось само собой разумеющимся в области Hi-Fi, стало кандидатом на переоценку.

Пристальному изучению подверглось и влияние на звук пассивных электронных компонентов — резисторов, индуктивностей и конденсаторов. В особенности, конденсаторов. Знающие люди начали обсуждать такие явления как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и диэлектрическое поглощение.

Сегодня мы нечасто слышим об этой теме, но не потому, что проблема была исчерпана. Скорее всего, разработчики нынче уделяют столь же пристальное внимание используемым пассивным компонентам, как и схемам, в которых они применяются, так что общественный фурор несколько стих.

Азы

В простейшем виде конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделённых воздухом (или, ещё лучше, вакуумом) и схематично изображён на рис. 1. Поскольку между пластинами нет проводящего пути, конденсатор блокирует постоянный ток (например, от батареи). При этом конденсатор, напротив, пропускает сигналы переменного тока — как раз такие как звуковые волны.

Рис. 1. Компоненты, из которых состоит конденсатор — две проводящие пластины, разделённые слоем диэлектрика.

Проверенное решение

Мы нечасто сталкиваемся с воздушными конденсаторами, но если вы заглядывали внутрь старого лампового радиоприемника и видели элемент, отвечающий за настройку, который состоит из чередующихся металлических пластин, это как раз воздушный конденсатор переменной ёмкости. В большинстве конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся в аудиотехнике и прочей электронике, в качестве изолирующего материала (диэлектрика), разделяющего пластины, не используется воздух, поскольку он имеет низкую диэлектрическую постоянную (1,0), а это означает, что воздушные конденсаторы большой емкости слишком громоздкие, чтобы быть практичными. По этой причине используются, в основном, твёрдые диэлектрики, с более высокими диэлектрическими свойствами, в том числе из керамики и различных видов пластмасс (например, ПВХ с диэлектрической проницаемостью 4,0). Именно здесь история становится особенно интересной, поскольку для всех этих диэлектриков характерны те или иные компромиссы в плане влияния на звук, в то время как воздух практически идеален.

Простые фильтры

Для начала, узнаем побольше о том, как ведут себя конденсаторы и для чего они используются. Конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный, однако они не пропускают переменный ток с разной частотой одинаково. Это объясняется тем, что конденсаторы обладают реактивным сопротивлением, которое снижается с увеличением частоты (к слову, катушки индуктивности тоже обладают реактивным сопротивлением, которое, наоборот, увеличивается с ростом частоты).

Таким образом, конденсаторы пропускают высокочастотные сигналы легче, чем низкочастотные, что делает их крайне полезными в частотно-селективных цепях (то есть, в фильтрах), а также для устранения нежелательных сигналов (например, гул или шум с шины питания постоянного напряжения).

Простые фильтры верхних и нижних частот показаны на рис.2. В фильтре верхних частот (рис. 2а) последовательно включенный конденсатор подключен к шунтирующему резистору. В фильтре нижних частот (рис. 2b) конденсатор и резистор меняются местами.

Рис. 2. RC-фильтр первого порядка верхних (2a) и нижних (2b) частот.

Итак, конденсаторы зачастую используются для объединения цепей, отделения нежелательного шума в цепях постоянного напряжения и в частотно-селективных цепях (фильтрах). Поскольку конденсаторы накапливают электрический заряд, большие из них также применяются в качестве резервуаров в источниках питания переменного и постоянного тока. На рис. 3 показан типовой источник питания, включающий в себя понижающий трансформатор (он понижает напряжение сети), мостовой выпрямитель (который преобразует переменный ток из трансформатора в импульсный постоянный ток) и пару конденсаторов-резервуаров (сглаживающих пульсации после выпрямления переменного тока).

Рис.3. Принципиальная схема двухполупериодного источника питания, состоящего из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и двух резервуарных конденсаторов.

Подобные схемы встречаются во многих твердотельных аудиокомпонентах. Аналогичные решения используются и в ламповом оборудовании, но из-за высоких напряжений, требуемых для работы ламп, трансформатор здесь обычно повышает напряжение сети.

Ёмкость резервуарных конденсаторов, используемых в транзисторных усилителях мощности, может достигать 50 000 мкФ и более, тогда как в других случаях в схеме могут использоваться конденсаторы емкостью 1 НФ (одна тысячная микрофарада) или даже меньше. Таким образом, очевидно, что некоторые типы конденсаторов лучше подходят под определённые задачи, чем другие.

Важное уточнение

Как правило, самые большие резервуарные конденсаторы являются электролитическими, ведь они обеспечивают высокую ёмкость в сравнительно небольшом объёме. Такие конденсаторы содержат электролит (жидкость или гель), который химически реагирует с металлической фольгой внутри банки, образуя слой диэлектрика. Подобные электролитические конденсаторы, а также некоторые другие — например, танталовые, называются полярными, а несоблюдение полярности подключения может привести к их выходу из строя.

Другая разновидность — неполярные конденсаторы, которые можно подключать без учёта полярности. Подобные электролиты иногда использовались в пассивных кроссоверах акустических систем, однако такая практика сегодня устарела, поскольку плёночные конденсаторы справляются с этой задачей лучше, хоть и занимают больше места.

Конденсаторы также могут иметь различное расположение выводов — аксиальное (осевое) или радиальное. Преимущество радиальных электролитов заключается в том, что они занимают меньше площади на плате, однако их минус — в том, что они увеличивают её высоту. В больших электролитических конденсаторах обычно отказываются от выводов под пайку — в пользу винтовых клемм.

Что скрывают конденсаторы

Настоящие конденсаторы, как и настоящие политики, ведут себя не идеально, и именно здесь кроется причина их влияния на качество звука. Во-первых, на практике ни один конденсатор не является только ёмкостью — он также имеет индуктивность и сопротивление. На принципиальной схеме конденсатор обычно обозначается одним из символов на рис. 4 (все они визуально отсылают к двум разделенным пластинам), однако в реальности он представляет собой что-то вроде схемы, представленной на рис. 5. Резистор обозначенный на рисунке как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) может быть не постоянным — сопротивление может зависеть от частоты. В случае с электролитическими конденсаторами, ESR обычно уменьшается с частотой.

Рис. 4. Варианты обозначения конденсаторов на схеме

Одним из последствий того, что у конденсаторов есть индуктивность (ESL или эквивалентная последовательная индуктивность на рис. 6), является то, что они, по сути, являются электрически резонансными. Если проанализировать импеданс конденсатора в зависимости от частоты, он не будет продолжать уменьшаться с ростом частоты. На рис. 6 показано, что импеданс достигает минимума (эквивалентного значению ESR) на резонансной частоте, а затем, по мере увеличения частоты, он снова начинает расти из-за ESL.

Рис. 5. Схематичный эквивалент реального конденсатора демонстрирует паразитное сопротивление (ESR) и индуктивность (ESL)

Рис. 6. Паразитная индуктивность приводит к тому, что у конденсаторы имеют электрический резонанс, иногда — в пределах слышимого диапазона частот.

У больших электролитических конденсаторов частоты электрического резонанса обычно находятся в пределах звукового диапазона. У небольших конденсаторов частоты электрического резонанса могут превышать 1 МГц. Для увеличения частоты электрического резонанса для заданной емкости следует уменьшить ESL — последовательную индуктивность.

Для достижения этой цели, при разработке электролитических конденсаторов, где такая проблема стоит наиболее остро, применяются различные методы. Например, в конденсаторах DNM T-Network для снижения индуктивности используются специальные Т-образные соединения из фольги — таким образом, их резонансная частота более чем в два раза выше по сравнению со стандартной конструкцией (от 28 кГц до 75 кГц — в примере, который приводит компания DNM на своём веб-сайте).

ESR оказывает потенциально благотворное влияние на демпфирование электрического резонанса конденсатора, однако, в отличие от индуктивности или ёмкости, сопротивление генерирует тепло в то время, когда через конденсатор проходит ток. В больших ёмкостных конденсаторах, где проходящие через них токи велики, этот эффект внутреннего нагрева ограничивает безопасные условия эксплуатации. Тем не менее, электролитические конденсаторы лучше всего работают именно тёплыми.

Микрофонный эффект

Не секрет, что ламповое оборудование чувствительно к вибрации. Внутри вакуумированной стеклянной оболочки лампы находятся тонкие металлические электроды, расстояние между которыми влияет на работу лампы. Таким образом, если встряхнуть лампу достаточно сильно, это отразится на её электрической мощности — эффект, который называют «микрофонным», поскольку лампа в таком случае ведёт себя подобно микрофону.

Твердотельная электроника меньше подвержена этому эффекту, однако приведём в пример некий крайний случай: разработчики первых систем управления двигателем в гоночных автомобилях вскоре научились не прикреплять электронные блоки к двигателю, либо использовать хорошую изоляцию, иначе вибрации от двигателя могли нарушить её работу. Уровни вибрации, которые испытывает Hi-Fi оборудование при повседневном использовании, гораздо ниже, однако некоторые производители, среди которых, например, Naim Audio, по-прежнему прилагают большие усилия, чтобы свести к минимуму вероятное воздействие микрофонного эффекта.

Способность конденсатора накапливать заряд (его ёмкость) пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними, а «пластины» обычно представляют собой тонкую фольгу с тонкими слоями диэлектрика между ними. Это приводит к тому, что конденсаторы подвержены воздействию микрофонного эффекта, поскольку из-за вибрации расстояние между пластинами и, следовательно, значение ёмкости может меняться.

Таким образом, физические свойства материалов, из которых изготовлен конденсатор, могут быть столь же важны, как и электрические параметры. Но что ещё интереснее, вибрация извне не является необходимым условием для того, чтобы конденсаторы страдали от её воздействия, ведь силы, формируемые напряжениями и токами внутри самого конденсатора, также могут вызывать механические резонансы. Из-за этого эффекта можно даже услышать, как некоторые конденсаторы издают звук, когда через них проходит сигнал. В кроссовере акустической системы, где уровни вибраций, напряжения и токи высоки, присутствует «идеальный шторм» факторов, которые делают выбор подходящего конденсатора особенно важной задачей.

Ключевые слова

Проблема микрофонного эффекта и механических резонансов конденсаторов активно обсуждалась на протяжении многих лет, однако исследований по этому вопросу было достаточно мало. Во всяком случае, мало опубликованных исследований. Но те, что существуют, подтверждают мнение, что данный эффект может оказывать заметное влияние качества звучания.

К тому же, в некоторых случаях конденсаторы могут приводить к необычайно высоким уровням гармонических и интермодуляционных искажений. Понимание того, как и почему это происходит, позволяет разработчикам сосредоточить свои усилия на доработке электронной схемы и тщательном выборе электронных компонентов — таким образом, чтобы это принесло наибольшую пользу.

Видео. Проверка конденсатора на работоспособность

Что же делать? Чем заменить неисправный?

1. Нужно брать качественные изделия с малым ESR и индуктивностью. Они дороже, но греются меньше и взрываются значительно реже. К тому же, есть понятие «реактивная мощность конденсатора» — мощность, которую конденсатор способен выдержать, пропустив через себя, и которая зависит тангенса потерь диэлектрика и размеров конденсатора. Т.е., чем больше размер конденсатора, тем больше рассеивание и выше реактивная мощность.

2. Можно параллельно электролитическим конденсаторам поставить керамические небольшой емкости.

3. Если выбросы напряжения заходят в отрицательную область, то поможет обратный диод, который не даст обратному току «спалить» полярный конденсатор при приложении обратного напряжения.

Срок жизни электролитических конденсаторов ограничен из-за химических изменений в диэлектрике и зависит от того, как близко выбрано рабочее напряжение к максимальному. Другими словами, чем выше мы выберем максимальное напряжение конденсатора, тем дольше он будет служить.

Перепайка конденсаторов на материнской плате в нашем компьютерном центре обычно стоит 1000 руб вместе с работой по разборке и сборке компьютера.