Wat is de levensduur en betrouwbaarheid van condensatoren?

Condensatoren zijn een essentieel onderdeel van veel circuitontwerpen, maar ze kunnen ook een duur onderdeel van een systeem zijn. Daarom is het bij aanschaf van componenten voor een elektronisch apparaat belangrijk om te weten wat de levensduur en betrouwbaarheid is van verschillende condensatortypes.

Een condensator is een apparaat dat elektrische lading opslaat, bestaande uit geleiders gescheiden door een isolerend materiaal dat het 'diëlektricum' wordt genoemd. Dit kan lucht, papier, plastic, mica of keramiek zijn. Het diëlektricum heeft een aantal eigenschappen die belangrijk zijn bij het ontwerp van een condensator, en deze eigenschappen beïnvloeden hoeveel capaciteit de condensator kan bereiken.

Het meest voorkomende type condensator is de aluminium elektrolytische condensator, die is opgebouwd uit twee geleidende aluminiumfolies, waarvan er één een isolerende oxidelaag heeft, en een afstandhouder gedrenkt in geleidende vloeibare elektrolyt. Deze wordt opgerold, in een cilindrische behuizing geplaatst en voorzien van twee verbindingspennen, oftewel pootjes.

Deze doppen zijn gepolariseerd, wat betekent dat alle DC-spanningen die erover worden aangebracht, moeten worden georiënteerd in overeenstemming met de positieve of negatieve markeringen op hun lichaam. Ze zijn goedkoop te vervaardigen en, in tegenstelling tot de meeste andere soorten condensatoren, zijn ze fysiek klein voor de hoeveelheid capaciteit die ze bieden.

Hun levensduur is doorgaans 15 jaar of langer en ze kunnen daarna meestal nog lange tijd worden hergebruikt. Vaak hebben ze een deel van hun nominale capaciteit verloren door de verdamping van de elektrolyt, maar ze zijn nog steeds bruikbaar.

In audiocircuits worden condensatoren het meest gebruikt voor drie functies: het koppelen van gelijkspanning van de uitgang van het ene circuitelement naar het andere; voedingsrails ontkoppelen en opbergen; en frequentieselectieve circuits zoals filters en equalizers. In deze toepassingen fungeren ze als een zeer effectieve 'blokkering' van de gelijkstroomstroom, waardoor het effect van interferentie wordt verminderd die de kwaliteit van het audiosignaal kan verstoren door een grote hoeveelheid ruis in het systeem te introduceren.

Ze werken ook als een 'filter' door het effect van laagfrequente signalen te verminderen en soms de respons van hogere frequenties te verbeteren, zodat deze signalen gemakkelijker door de versterker kunnen worden gereproduceerd. Ze worden in verschillende circuits gebruikt en zijn te vinden in veel soorten apparaten, van buizenradio's tot computers en audioapparatuur.

De levensduur van een condensator is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder het materiaal waarvan het is gemaakt, de toepassing en de omgevingstemperatuur waarbij het wordt opgeslagen of gebruikt. Het wordt ook beïnvloed door lokale verwarming, omgekeerde polariteit DC en stroompieken, en de toepassing van rimpelstromen in een circuit.

Over het algemeen zijn elektrolytische condensatoren gevoeliger voor degradatie dan niet-elektrolytische condensatoren, en hun ESR (interne equivalente serieweerstand) neemt toe naarmate ze ouder worden. Dit komt omdat de isolatoren op elektrolyten dunner zijn en grotere oppervlakken hebben dan hun niet-elektrolytische tegenhangers, waardoor ze gevoeliger zijn voor lekstroom.

Een goed ontworpen voeding kan echter de levensduur van elektrolytische doppen verlengen door te voorkomen dat er zich warmte op opbouwt. Dit is waar het een goed idee is om een ​​voeding te gebruiken die ingebouwde beveiligingsfuncties heeft om oververhitting te voorkomen, en om elektrolytische onderdelen die het einde van hun levensduur hebben bereikt te vervangen wanneer dat nodig wordt.