Как выбрать конденсатор? Всё о выборе и замене конденсаторов

Электролитические конденсаторы в импульсных БП

Мнения, обсуждение, советы, статистика.
Тема специально для «меняльщиков кондеров»
Уважаемые модераторы, просьба перенести сообщения в эту тему.
Начиная отсюдаhttps://monitor.net.ru/forum/threads/333592/ до конца темы, и, по возможности, выбрать из нее сообщения по данной тематике. Спасибо.
Как вариант, возможно есть смысл перенести всю тему cюда Элементная база бытовой радиоэлектроники

Итак, для начала документ,
содержащий кроме классификации серий весьма познавательную информацию: устройство, технические характеристики, рекомендации по применению.

Есть забавная теория( ссылка скрыта от публикации ), будто причина вспучивания электролитов . промышленный шпионаж (!). Одна фирма решила у другой выведать формулу электролита для low-ESR конденсаторов, а те решили отомстить, и дали искажённую формулу, в которой отсутствует компонент для борьбы с коррозией.

• 7 Янв 2011

Capxon сайт ссылка скрыта от публикации

• [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Low impedance and low ESR,Miniaturized, 6,3-100V
  [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Low impedance,For power supply, 6,3-63V
  [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Low impedance,For power supply, 160-450V
  [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Low impedance, 6,3-50V
  [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Low impedance, 6,3-100V
  [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Ultra low ESR,High ripple current, 6,3-25V
  [*:5c60ae7d2f] ссылка скрыта от публикации Low impedance,High temperature,Long life, 6,3-50V

Следует заметить, что конденсаторы CapXon применяются в блоках питания многих китайских ресиверов и в ресиверах DRE.

Практика:
На фото конденсаторы CapXon 1000x10v KM 8×17мм, KM 10×20мм, KF 10×20мм
Общий объем первого конденсатора в 2 раза меньше второго, не говоря о полезном объеме. Встречаются и KF 8×17, KF 10×17. Причем установленные в ОДНОМ изделии (пример БП DRE-5000).
Что имеет ввиду изготовитель, выпуская такую широкую номенклатуру типоразмеров корпусов с идентичной маркировкой, для меня — загадка.
Из трехсот конденсаторов KF 1000×16 в красной жилетке и золотистой маркировкой за период от 0,5 до 2х лет вернулись ВСЕ(с учетом естественных флуктуаций клиентов конечно).
PS. Имхо, если у вас есть желание снова увидеть аппарат у себя в ремонте — CapXon ваш выбор.

Принцип действия конденсатора

Для начала разберемся, зачем вообще нужен конденсатор. Представить современные электронные приборы от простейшего блока питания до сложнейших вычислительных систем без этого устройства сегодня просто невозможно.

Оно является своеобразным аккумулятором небольшой емкости, способным накапливать и моментально отдавать заряд в случае кратковременного отключения напряжения или его просадке. Существуют также конденсаторы, предназначенные для фильтрования частот, как низких, так и высоких, подавления помех, сглаживания скачков напряжения, повышения коэффициента мощности и пр.

Конденсаторы имеют два вывода-полюса – плюсовое (+) и минусовое (-). Они представляют собой металлические пластины, на которых скапливаются положительные и отрицательные заряды.

Между ними размещают диэлектрик (стекло, картон, дерево и пр.), не позволяющий замкнуть цепь. Часто для увеличения емкости полюса изготавливают не в виде пластин, а в форме спиралей или сфер.

Замена электролитического конденсатора – основные правила

Чаще всего ремонт блока питания любого электронного устройства заключается в замене вздутого или высохшего электролитического конденсатора. При такой неисправности достаточно выпаять вышедший из строя конденсатор и заменить его новым. Однако довольно редко имеется в наличие аналогичный электролитический конденсатор, но во многих случаях его можно заменить другим, имеющим несколько отличительные параметры.

В первую очередь следует ориентироваться на напряжение. При отсутствии подходящего номинала подойдет конденсатор с большим напряжением. Например, если на корпусе оригинального конденсатора написано 35 В, то подойдет аналог с напряжением 50 В, 63 В, 100 В и т.д. – в сторону увеличения. Нельзя выполнять замену на аналог с более низким напряжением: 25 В, 16 В или 9 В. Иначе он взорвется.

Получить требуемое напряжение можно путем последовательного соединения нескольких накопителей, о чем более подробно с примерами расчетов рассказано здесь.

Следующий параметр – емкость. Как правило, в преобладающем большинстве случаев, электролитические конденсаторы, особенно большой емкости, применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения: чем большая емкость, тем лучше сглаживаются пульсации. Поэтому, в случае отсутствия накопителя такой же емкости, его можно заменить аналогом большей емкости.

Если отсутствуют электролитические конденсаторы нужной емкости и достаточно места на печатной плате устройства, то вместо одного накопителя можно впаять несколько параллельно соединенных. При этом емкости их будут складываться, о чем подробно с примерами расчетов рассказано здесь.

Конденсаторы широко применяются в электротехнике в качестве элементов, сглаживающих пульсации переменного тока, фильтров частоты, или накопителей энергии. Кроме того, эти радиодетали можно применять в качестве гальванической развязки. Технологий изготовление множество, принцип общий: между двумя обкладками кроме диэлектрика размещается особое химическое вещество, определяющее характеристики. Для электроустановок постоянного тока, применяются электролиты. Это недорогая технология, которая имеет серьезный недостаток: жидкость может закипеть от перегрузки или высокой температуры, и тогда конденсатор буквально взрывается. К счастью, такой «экстрим» случается редко: в большинстве случаев корпус просто разрушается, теряет герметичность, и электролит вытекает на монтажную плату.

Поэтому в ответственных узлах применяются конденсаторы, изготовленные по иной технологии. Вместо жидкого электролита применяется токопроводящий органический полимер. Он имеет фактически твердую консистенцию, поэтому при экстремальных нагрузках (включая температурные) опасности не представляет. Такие конденсаторы называются твердотельными (по причине отсутствия жидких фракций). Характеристики этих элементов не уступают традиционным «электролитам», однако стоимость деталей существенно выше. Есть еще один недостаток твердотельной конструкции — ограничения по вольтажу. Верхний предел напряжения не более 35 Вольт. Учитывая область применения (компьютеры, бытовая техника, автомобили), это не является большой проблемой.

По причине высокой стоимости, домашние мастера стараются избегать покупки дорогих деталей, используя б/у компоненты для замены. В любом случае, чтобы не тратить лишние деньги, необходимо знать, как проверить твердотельный конденсатор.

Признаки сломанного блока питания

На пустом месте неисправность БП не возникнет. В случае, если появились признаки, которые указывают на его неисправность, то перед началом ремонта следует сначала устранить причины, приведшие его выхода из строя.

1. Плохое качество питающего напряжения (перепады напряжения).
2. Не очень качественные комплектующие компоненты.
3. Дефекты, которые были допущены ещё на заводе.
4. Плохой монтаж.
5. Расположение деталей на плите блока питания расположено таким образом, что приводит его к загрязнению и перегреву.

1. Компьютер может не включаться, а если вскрыть системный блок, то можно обнаружить, что материнская плата не работоспособна.
2. БП может и работать, но при этом не стартует оперативная система.
3. При включении ПК всё вроде и начинает работать, но через некое время всё выключается. Это может сработать защита блока питания.
4. Появление неприятного запаха.

Неисправность БП невозможно упустить, поскольку начинаются проблемы с включением системного блока (он не включается совсем) или же после нескольких минут работы отключается.

Если замечена хоть одна из проблем, следует задуматься о ликвидации неисправности, в противном случае, компьютер и вовсе может выйти из строя, и тогда не обойтись без вмешательства опытного специалиста.

1. Самый распространённый момент, который может повлиять на работу блока питания – это вздутие конденсатора. Подобная проблема может быть определена только после вскрытия БП и его полном осмотре конденсатора.
2. Если из строя выходит хотя бы 1 диод, тогда и весь диодный мост выходит из строя.
3. Горение резисторов, которые находятся возле конденсаторов, транзисторов. Если случается такая проблема, то надо будет поискать проблему во всей электрической схеме.
4. Неполадки с ШИМ контроллером. Его достаточно сложно проверить, для этого надо использовать осциллограф.
5. Силовые транзисторы также часто выходят из строя. Для их проверки используется мультиметр.

Примечание! Силовые конденсаторы имеют свойство некоторое время удерживать заряд, в связи с этим не рекомендуется прикасаться к ним голыми руками после того, как будет отключено питание. Также, следует помнить, что при подключенном блоке питания к сети не надо трогать плиту или радиатор.

Маркировка

Существует маркировка твердотельных конденсаторов, которая описывает их характеристики. Наличие данной маркировки поможет понять определенные свойства конденсатора:

• Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
• 1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.

Описание схем блоков питания компьютера стандарта ATX

В качестве примеров рассматриваются несколько схем источников питания различной мощности. Схемы подобраны так, чтобы одинаковые функциональные узлы строились на различных элементах.

300-ваттный БП производства JNC computer

В качестве первого примера приведена схема электрическая принципиальная БП SY-300ATX 300W. Входные цепи построены несколько упрощенно. В нем отсутствует конденсатор Cx для защиты от дифференциальных помех. Также нет варистора для защиты от выбросов сетевого напряжения. Полностью выполнена лишь схема защиты от синфазных помех – на дросселе LF1 и конденсаторах CY1 и CY2.

Выпрямитель на сборке RL205 особенностей не имеет, сглаживающий фильтр С1С2 одновременно выполняет функции делителя напряжения. Для выравнивания средней точки и быстрого разряда емкостей при выключении применены резисторы R13, R12 и варисторы V1, V2. От выпрямленного напряжения величиной около 310 вольт работает схема, формирующая дежурное напряжение.

Генератор выполнен на транзисторе Q3, первичные обмотки трансформатора T3 выполняют функцию нагрузки и обратной связи. Нижняя половина вторичной обмотки формирует собственно напряжение Stand By, которое выпрямляется диодом D7, сглаживается фильтром C13L2C14. Для его стабилизации организован еще один контур обратной связи через оптрон U1. Если выходной уровень повышается, свечение светодиода оптрона становится интенсивнее, приемный транзистор открывается, прикрывая транзистор Q4, который уменьшая напряжение на базе Q3, уменьшает время его открытого состояния. С двух обмоток (суммы верхней и нижней половин) снимается питание для микросхемы генератора и предварительного каскада инвертора. Оно выпрямляется диодом D8, сглаживается емкостью C12.

Средняя точка делителя выпрямленного высокого напряжения подключена к одному концу первичной обмотки импульсного трансформатора T3, защищенной от коммутационных выбросов снаббером R16C10. Другой конец первичной обмотки подключен к средней точке полумостового инвертора, образованного транзисторами Q1,Q2. Полумост изолирован от низковольтной части трансформатором T2. Импульсы на вторичных обмотках формируются драйвером на транзисторах Q5, Q6, которые, в свою очередь, попеременно открываются и закрываются под управлением выводов 7 и 8 микросхемы AT2005. Эта микросхема разработана для использования в качестве контроллера ШИМ в компьютерных блоках питания.

Как и любой PWM-контроллер она выполняет функции:

• формирование импульсов управлениями транзисторами инвертора;
• регулировка длительности импульсов в целях стабилизации выходных напряжений.

Кроме этого, она выполняет специфические для компьютерных БП задачи:

• формирование сигнала Power_OK (PG);
• запуск инвертора при получении сигнала Power_ON от материнской платы;
• защита от превышения напряжений;
• защита от снижения напряжений (при перегрузке).

Назначение выводов микросхемы указано в таблице.

Тип	Описание	Номер	Номер	Описание	Тип
Аналоговый вход	Контроль канала +3,3 вольта	1	16	Прямой вход усилителя ошибки	Аналоговый вход
Аналоговый вход	Контроль канала +5 вольт	2	15	Инверсный вход усилителя ошибки	Аналоговый вход
Аналоговый вход	Контроль канала +12 вольт	3	14	Выход усилителя ошибки	Аналоговый выход
Аналоговый вход	Внешняя блокировка	4	13	VCC	Питание
Питание	GND	5	12	Внешняя блокировка сигнала PG	Аналоговый вход
Подключение частотозадающего конденсатора	6	11	Сигнал PG	Логический выход
Аналоговый выход	Управление транзисторами драйвера	7	10	Конденсатор времени задержки сигнала PG
Аналоговый выход	Управление транзисторами драйвера	8	9	Включение микросхемы при низком уровне, выключение при высоком	Логический вход

В данном БП применяется микросхема AT2005. Ее не следует путать с широко распространенной AT2005B, имеющей иное расположение выводов. Полным аналогом AT2005 является микросхема LPG899.

Сигнал PG снимается с вывода 11, если напряжения на 1,2,3 выводах находятся в пределах нормы. С материнской платы сигнал Power_ON приходит на вывод 9 — если уровень становится низким, генерация запускается. При таком построении управление контроллером ШИМ не требует дополнительных элементов.

На выход 12 подается напряжение от средней точки драйвера – при исчезновении импульсов микросхема выключается. На вход 16 подается напряжение канала +12 вольт – так сформирована цепь обратной связи для регулирования напряжения. При повышении напряжения на выходе канала, длительность импульсов уменьшается, при снижении – увеличивается. Остальные каналы стабилизируются с помощью дросселя групповой стабилизации – он на схеме своего буквенного обозначения не имеет.

Он представляет собой дроссель с 5 обмотками, намотанными на одном тороидальном сердечнике. Каждая обмотка включается в цепь своего напряжения. Если изменяется напряжение любого канала, это приводит к соответствующему изменению в остальных каналах, включая +12 вольт. Изменение этого напряжения задействует ШИМ-регулятор и все остальные напряжения возвращаются в установленные пределы.

Импульсный трансформатор выполнен с одной вторичной обмоткой с выведенной средней точкой и двумя симметричными отводами, с которых снимается напряжение для каналов +5 и -5 вольт. С крайних выводов снимается напряжение для канала +12 VDC и -12 VDC. Все напряжения выпрямляются двухтактными мостовыми выпрямителями и сглаживаются фильтрами, в которые входит соответствующая обмотка дросселя групповой стабилизации, индивидуальные для каждого канала дроссели L6..L9 и конденсаторы. От канала +12 VDC питается вентилятор охлаждения – стабилизатор собран на транзисторе Q6 и стабилитроне ZD2.

Канал +3,3 VDC выполнен от отдельного выпрямителя на сборке D17 и диодах D14, D15. В схему группового регулирования этот канал не включен.

ATX 350 WP4

Следующий источник питания имеет мощность 350 W. Он построен по похожей схеме, в которой содержится ряд отличий от предыдущего БП:

• входные цепи содержат два конденсатора защиты от синфазных помех (Cx, Cx2) и терморезистор для ограничения тока заряда конденсаторов;
• в выходном каскаде инвертора применены намного более мощные транзисторы (с током коллектора 12 А против 3 А у предыдущего узла);
• генератор дежурного напряжения выполнен на MOSFET.

Более глубокая разница состоит в применении микросхемы для ШИМ и в формировании сигнала PG и обработке команды PS_ON. Для управления широтно-импульсной модуляцией применена микросхема AZ7500BP – полный аналог популярнейшей TL494.

Эта микросхема более универсальна, содержит два усилителя ошибки, что позволяет организовать стабилизацию не только по напряжению, но и по току. TL494 позволяет более гибко управлять ШИМ (за счет настройки времени Dead Time – паузы между импульсами). Но она не содержит супервайзера по наличию и уровню выходных напряжений, и эту задачу надо решать отдельно. В данной схеме для этого применена микросхема LP7510. При наличии трех напряжений — +12 VDC, +5 VDC, +3,3 VDC на выводе 8 появится сигнал PG, который сообщит компьютеру об исправности БП. При получении от материнской платы на выводе 4 сигнала низкого уровня Power_ON, на выводе 3 появится высокий уровень, разрешающий запуск микросхемы TL494 и запуск БП.

Sparkman 400 W

Следующий блок питания – Sparkman 400 W. Его основная особенность – однотактный прямоходовый преобразователь. В качестве силового транзистора применен MOSFET SVD7N60F с током стока до 7 А, который напрямую управляется микросхемой KA3842. На ее вывод 1 через оптрон U38 заведена обратная связь, посредством которой регулируется выходной уровень путем изменения длительности импульсов.

Также применен дроссель групповой стабилизации. Для напряжения +3,3 VDC отдельной обмотки и выпрямителя не предусмотрено, оно формируется от канала +5 вольт с помощью отдельного стабилизатора на MOSFET SD1. Супервайзером напряжений, формирователем сигнала PG служит микросхема WT7510 в стандартном включении.

Схема формирования +5 V Stand By и другие узлы особенностей не имеют. Фильтр высоковольтного выпрямителя выполнен в виде делителя со средней точкой, которая в данном случае нужна для переключения сетевого напряжения с 220 VAC на 110 VAC. Во втором случае выпрямитель из мостового становится удвоителем сетевого напряжения.

Разбираемся в схеме типичного ATX блока питания

Прежде чем приступать к ремонту, нужно понять принцип работы компьютерного блока питания. На рисунке ниже представлена структурная схема БП стандарта ATX.

Напряжение электрической сети поступает на сетевой фильтр, который подавляет помехи, поступающие на вход блока питания от промышленной сети переменного тока. Он также предотвращает проникновение помех, возникающих в БП и компьютере, в электрическую сеть.

К выходу фильтра подключен двухполупериодный выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Нагрузкой диодного моста являются: автогенератор вспомогательного источника питания и усилитель мощности высокочастотного преобразователя.

Выход автогенератора вспомогательного источника питания соединен с входом параметрического стабилизатора, на котором формируется дежурное питание 5 В.

Гальваническую развязку между электрической сетью и вторичными источниками тока обеспечивает трансформатор. С трансформатора импульсное напряжение приходит на блок выпрямителей. Для регулировки величины напряжения на всех вторичных источниках тока используется система обратной связи.

Для осуществления обратной связи используется широтно-импульсный модулятор (ШИМ), который регулирует работу усилителя мощности, изменяя длительность импульсов возбуждения. Напряжение цепи обратной связи сравнивается с эталонным, и в зависимости от результатов ШИМ-контроллер увеличивает или уменьшает длительность импульсов. В результате во вторичную цепь поступает больше или меньше энергии.

Замена неисправных конденсаторов

Предупреждение! Дальнейшие действия вы совершаете на свой страх и риск! Мы не несем никакой ответственности за возможные повреждения платы!

Данная процедура происходит в три этапа: выпаивание старых конденсаторов, подготовка места, установка новых элементов. Рассмотрим каждый по порядку.

Этап 1: Выпаивание

Во избежание сбоев перед началом манипуляций рекомендуется вынуть батарейку CMOS. Процедура происходит так.

1. Найдите место крепления неисправного конденсатора на обратной стороне платы. Это довольно сложный момент, поэтому будьте предельно внимательны.
2. Обнаружив крепление, нанесите на это место флюс, и нагрейте паяльником одну из ножек конденсатора, осторожно надавливая на соответствующую сторону элемента. После расплавления припоя ножка освободится.

Будьте внимательны! Долгий нагрев и чрезмерные усилия при этом действии могут повредить плату!

Если конденсаторов несколько, повторите вышеописанную процедуру для каждого. Вытащив их, переходите к следующему этапу.

Этап 2: Подготовка посадочного места

Это — самая важная часть процедуры: от грамотных действий зависит, получится ли установить новый конденсатор, поэтому будьте предельно внимательны. В большинстве случаев при вынимании элементов припой попадает в отверстие для ножки и забивает его. Чтобы прочистить место, используйте иглу или кусочек проволоки следующим образом.

1. С внутренней стороны вставьте конец инструмента в отверстие, а с внешней осторожно нагрейте место паяльником.
2. Осторожными вращательными движениями прочистите и расширьте отверстие.
3. В случае если отверстие для ножки не забито припоем, просто осторожно увеличьте его иглой или проволокой.

Убедившись, что плата подготовлена, можно переходить к последней стадии.

Этап 3: Установка новых конденсаторов

Как показывает практика, большинство ошибок совершается именно на этом шаге. Поэтому, если предыдущие этапы вас утомили, рекомендуем сделать паузу, и только потом приступать к завершающей части процедуры.

1. Перед тем как установить новые конденсаторы в плату, их необходимо подготовить. Если используете вариант б/у — зачистите ножки от старого припоя и осторожно прогрейте их паяльником. Для новых конденсаторов достаточно обработать их канифолью.
2. Вставьте конденсатор на посадочное место. Убедитесь, что его ножки свободно входят в отверстия.

Будьте внимательны! Если вы перепутаете полярность (припаяете ножку для плюсового контакта к минусовому отверстию), конденсатор может взорваться, вывести из строя плату или стать причиной пожара!

После окончания процедуры дайте припою остыть и проверяйте результаты своей работы. Если вы в точности следовали вышеописанной инструкции, никаких проблем быть не должно.

Альтернативный вариант замены

В некоторых случаях во избежание лишнего нагрева платы можно обойтись без выпаивания неисправного конденсатора. Этот метод более грубый, зато подойдет для пользователей, которые не уверены в своих силах.

1. Вместо выпайки элемента его следует аккуратно отломить от ножек. Для этого попробуйте раскачать неисправную деталь во всех направлениях и осторожным давлением отломить сначала от первого контакта, а затем от второго. Если в процессе одна из ножек вышла из места на плате, её можно заменить кусочком медной проволоки.
2. Осторожно удалите верхнюю часть оставшихся ножек со следами крепления к конденсатору.
3. Подготовьте ножки нового конденсатора как в шаге 3 последнего этапа основного способа и припаяйте их к остаткам ножек старого. Должна получиться вот такая картина.

Стоящий под углом конденсатор можно осторожно отогнуть в вертикальное положение.

На этом все. Напоследок еще раз хотим напомнить вам — если вы считаете, что не справитесь с процедурой, лучше доверьте её мастеру!

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы. Помимо этой статьи, на сайте еще 11813 инструкций. Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам. Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Опишите, что у вас не получилось. Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.