Riesci a creare un condensatore elettrolitico non polare da due normali condensatori elettrolitici?

C'è stata qualche discussione su questa domanda

• Quali sono alcuni dei motivi per collegare i condensatori in serie?
• Quali sono alcuni dei motivi per collegare i condensatori in serie?

che non vedo risolti definitivamente:

• "risulta che quelli che potrebbero sembrare due elettrolitici ordinari non sono, in effetti, due elettrolitici ordinari".
• "No, non farlo. Funzionerà anche come condensatore, ma una volta passati alcuni volt farà esplodere l'isolante."
• 'Un po' come "non puoi creare un BJT da due diodi" '
• "è un processo che un armeggiatore non può fare"

Quindi un cappuccio elettrolitico non polare (NP) è elettricamente identico a due cappucci elettrolitici in serie inversa o no? Non sopravvive alle stesse tensioni? Cosa succede al cappuccio polarizzato al contrario quando una grande tensione viene posta attraverso la combinazione? Esistono limiti pratici diversi dalle dimensioni fisiche? Importa qual è la polarità all'esterno?

Non vedo quale sia la differenza, ma molte persone sembrano pensare che ce ne sia una.

Sommario:

Come pubblicato in uno dei commenti, c'è una sorta di diodo elettrochimico in corso:

Il film è permeabile agli elettroni liberi ma sostanzialmente impermeabile agli ioni, a condizione che la temperatura della cella non sia elevata. Quando il metallo alla base del film ha un potenziale negativo, sono disponibili elettroni liberi in questo elettrodo e la corrente scorre attraverso il film della cella. Con l'inversione di polarità, l'elettrolito è soggetto al potenziale negativo, ma poiché nell'elettrolita ci sono solo ioni e nessun elettrone libero la corrente viene bloccata. - Il condensatore elettrolitico di Alexander M. Georgiev

Normalmente un condensatore non può essere polarizzato al contrario per correnti lunghe o lunghe che fluiranno e "distruggeranno lo strato centrale di materiale dielettrico mediante riduzione elettrochimica":

Un elettrolitico può resistere a una polarizzazione inversa per un breve periodo, ma conduce una corrente significativa e non agisce come un ottimo condensatore. - Wikipedia: condensatore elettrolitico

Tuttavia, quando si hanno due back-to-back, il condensatore polarizzato in avanti impedisce a una corrente CC prolungata di fluire.

Funziona anche per tantalio :

Per le posizioni dei circuiti in cui sono inevitabili escursioni di tensione inversa, due condensatori simili in serie collegati "back to back" ... creeranno una funzione di condensatore non polare ... Funziona perché quasi tutta la tensione del circuito viene fatta cadere attraverso il condensatore polarizzato in avanti , in modo che il dispositivo polarizzato al contrario veda solo una tensione trascurabile.

Domande frequenti sui condensatori di tantalio solido (FAQ) :

La costruzione dielettrica di ossido utilizzata nei condensatori al tantalio ha una proprietà di base rettificata che blocca il flusso di corrente in una direzione e allo stesso tempo offre un percorso a bassa resistenza nella direzione opposta.

Sommario:

• Sì, condensatori "polarizzati" in alluminio "elettrolitici bagnati" possono legittimamente essere collegati "back-to-back" (cioè in serie con polarità opposte) per formare un condensatore non polare.

• C1 + C2 sono sempre uguali in termini di capacità e tensione
  Ceffective = = C1 / 2 = C2 / 2

• Efficace = valutazione di C1 e C2.

• Vedi "Meccanismo" alla fine per come (probabilmente) funziona.

Si presume universalmente che i due condensatori abbiano identica capacità quando ciò viene fatto.
Il condensatore risultante con metà della capacità di ogni singolo condensatore.
ad es. se due condensatori da 10 uF sono posti in serie, la capacità risultante sarà di 5 uF.

Concludo che il condensatore risultante avrà la stessa tensione nominale dei singoli condensatori. (Potrei sbagliarmi).

Ho visto questo metodo usato in molte occasioni per molti anni e, cosa più importante, ho visto il metodo descritto nelle note sull'applicazione di numerosi produttori di condensatori. Vedi alla fine per uno di questi riferimenti.

Comprendere come i singoli condensatori vengono caricati correttamente richiede fiducia nelle dichiarazioni dei produttori di condensatori ("agire come se fossero stati bypassati dai diodi" o complessità aggiuntiva, ma capire come funziona la disposizione una volta avviata è più facile.
Immagina due tappi back-to-back con Cl completamente carico e Cr completamente scaricato.
Se una corrente viene passata attraverso la disposizione in serie tale che Cl quindi si scarica a zero carica, la polarità inversa di Cr lo farà caricare a piena tensione. Tenta di applicare corrente aggiuntiva e un'ulteriore scarica di Cl quindi presuppone che una polarità errata comporterebbe una carica di Cr superiore alla sua tensione nominale, ovvero potrebbe essere tentata MA sarebbe fuori specifica per entrambi i dispositivi.

Alla luce di quanto sopra, è possibile rispondere alle domande specifiche:

Quali sono alcuni dei motivi per collegare i condensatori in serie?

Può creare un cappuccio bipolare da 2 cappucci polari.
O può raddoppiare la tensione nominale purché si presti attenzione a bilanciare la distribuzione della tensione. Le resistenze parallele sono talvolta utilizzate per aiutare a raggiungere l'equilibrio.

"risulta che quelli che potrebbero sembrare due elettrolitici ordinari non sono, in effetti, due elettrolitici ordinari".

Questo può essere fatto con elettrolitici oridinari.

"No, non farlo. Funzionerà anche come condensatore, ma una volta passati alcuni volt farà esplodere l'isolante."

Funziona bene se le valutazioni non vengono superate.

'Un po' come "non puoi creare un BJT da due diodi" '

Si nota il motivo del confronto, ma non è valido. Ogni mezzo condensatore è ancora soggetto alle stesse regole e richieste di quando si trova da solo.

"è un processo che un armeggiatore non può fare"

Tinkerer può - del tutto legittimo.

Quindi un cappuccio elettrolitico non polare (NP) è elettricamente identico a due cappucci elettrolitici in serie inversa o no?

Potrebbe essere, ma i produttori di solito apportano un cambiamento di fabbricazione in modo che ci siano due lamine di Anodo MA il risultato è lo stesso.

Non sopravvive alle stesse tensioni?

La tensione nominale è quella di un singolo cappuccio.

Cosa succede al cappuccio polarizzato in senso inverso quando una grande tensione viene posta attraverso la combinazione?

Durante il normale funzionamento NON è presente un cappuccio polarizzato inverso. Ogni cappuccio gestisce un intero ciclo di CA intero vedendo efficacemente mezzo ciclo. Vedi la mia spiegazione sopra.

Esistono limiti pratici diversi dalle dimensioni fisiche?

Nessuna limitazione evidente a cui riesco a pensare.

Importa qual è la polarità all'esterno?

No. Fai un disegno di ciò che ogni cappello vede in isolamento senza riferimento a ciò che è "al di fuori di esso. Ora cambia il loro ordine nel circuito. Ciò che vedono è identico.

Non vedo quale sia la differenza, ma molte persone sembrano pensare che ce ne sia una.

Hai ragione. Funzionalmente dal punto di vista della "scatola nera" sono gli stessi.

ESEMPIO DEL PRODUTTORE:

In questo documento Guida alle applicazioni, condensatori elettrolitici in alluminio di Cornell Dubilier, un produttore di condensatori competente e rispettato, afferma (all'età di 2.183 e 2.184)

• Se due condensatori elettrolitici in alluminio dello stesso valore sono collegati in serie, back-to-back con i terminali positivi o negativi collegati, il condensatore singolo risultante è un condensatore non polare con metà della capacità.

  I due condensatori rettificano la tensione applicata e agiscono come se fossero stati bypassati dai diodi.

  Quando viene applicata la tensione, il condensatore a polarità corretta ottiene la piena tensione.

  Nei condensatori elettrolitici in alluminio non polari e nei condensatori elettrolitici in alluminio con avviamento a motore, un secondo foglio di anodo sostituisce il foglio di catodo per ottenere un condensatore non polare in un singolo caso.

Di rilievo per comprendere l'azione complessiva è questo commento da pagina 2.183.

• Mentre può sembrare che la capacità sia tra le due lamine, in realtà la capacità è tra la lamina dell'anodo e l'elettrolita.

  La piastra positiva è la lamina anodica;

  il dielettrico è l'ossido di alluminio isolante sulla lamina anodica;

  la vera piastra negativa è l'elettrolita liquido conduttivo e la lamina catodica si collega semplicemente all'elettrolita.

  Questa costruzione offre una capacità colossale perché l'attacco delle lamine può aumentare la superficie di oltre 100 volte e il dielettrico ossido di alluminio ha uno spessore inferiore a un micrometro. Quindi il condensatore risultante ha un'area della piastra molto grande e le piastre sono terribilmente vicine tra loro.

AGGIUNTO:

Sento intuitivamente come Olin fa che dovrebbe essere necessario fornire un mezzo per mantenere la corretta polarità. In pratica sembra che i condensatori facciano un buon lavoro nell'accogliere la "condizione al contorno" di avvio. Cornell Dubiliers "agisce come un diodo" ha bisogno di una migliore comprensione.

MECCANISMO:

Penso che quanto segue descriva come funziona il sistema.

Come ho descritto sopra, una volta che un condensatore è completamente carico in corrispondenza di un estremo della forma d'onda CA e l'altro completamente scaricato, il sistema funzionerà correttamente, con la carica passata nella "piastra" esterna di un cappuccio, di fronte alla piastra interna di quello cap all'altro capo e "fuori l'altra estremità". cioè un corpo di carica si trasferisce da e verso i due condensatori e consente il flusso di carica netto da e verso il doppio cappuccio. Nessun problema finora.

Un condensatore correttamente polarizzato presenta perdite molto basse.
Un condensatore polarizzato inverso ha una perdita maggiore e forse molto più elevata.
All'avvio un cappuccio è polarizzato al contrario su ogni mezzo ciclo e scorre la corrente di dispersione.
Il flusso di carica è tale da guidare i condensatori verso una condizione adeguatamente bilanciata.
Questa è l '"azione del diodo" a cui si fa riferimento - non una rettifica formale per dire, ma una perdita dovuta a errori di funzionamento errati.
Dopo un certo numero di cicli verrà raggiunto l'equilibrio. Più "la perdita" è il tappo nella direzione inversa, più rapido sarà il risultato.
Eventuali imperfezioni o disuguaglianze saranno compensate da questo meccanismo di autoregolazione. Molto pulito.

Sono consapevole che questo è stato fatto con successo per secoli, ma vale la pena esaminare perché funziona.

Ho pensato di impostare una rapida simulazione basata sulle informazioni fornite da Russell nella sua risposta. Il punto principale è la parte "agire come se fossero stati bypassati dai diodi". È un'approssimazione molto approssimativa ma fornisce un quadro di ciò che potrebbe accadere.

I [D1] e I [D2] rappresentano la corrente inversa attraverso i cappucci. Inizialmente uno dei tappi riceve un breve aumento di corrente inversa, quindi diventa minimo per entrambi. I [C1] e I [C2] rappresentano la corrente attraverso la capacità. Questo soddisfa le aspettative di un limite di 0,5 uF a 100Hz. La reattanza capacitiva

Quindi sarà la corrente di picco

L'onda azzurra nel terzo grafico è la tensione di alimentazione. Le onde blu e verde scure nel terzo grafico rappresentano la tensione vista attraverso ciascun condensatore (+ terminale rispetto a - terminale di ciascuno)

Come si può vedere, entrambi sono correttamente polarizzati.

Sì, è possibile combinare due cappucci polarizzati in un unico cappuccio non polarizzato efficace, ma con alcune restrizioni. Ogni singolo cappuccio deve ancora vedere solo tensioni all'interno delle sue specifiche. Il modo più semplice per farlo è avere una tensione di alimentazione che sia garantita sempre al di sopra o al di sotto di qualsiasi tensione applicata a entrambi i lati del cappuccio non polarizzato. I due cappucci polarizzati vengono quindi collegati schiena contro schiena e un resistore di alto valore collegato all'alimentazione:

Si noti che la capacità totale è la combinazione in serie dei due singoli condensatori, che è metà ciascuno se sono uguali. Nell'esempio sopra, la capacità effettiva totale è di 235 uF.

Anche l'intervallo di tensione di ciascun cappuccio deve essere attentamente considerato. Il caso peggiore dipende da cosa può fare il circuito esterno. Ad esempio, supponiamo che entrambe le estremità siano mantenute a 10 V, quindi l'estremità sinistra è scesa improvvisamente a 0 V. Il centro sarà a -5 V con 15 V sul limite destro immediatamente dopo il passaggio. Deve essere presa in considerazione anche l'impedenza di 1 MΩ sul segnale all'alimentazione. R1 deve essere sufficientemente basso in modo che la perdita attraverso i tappi non aggiunga troppa tensione, ma altrimenti il ​​più alto possibile per non caricare il segnale.

In generale, questo tipo di trucco dovrebbe essere considerato l'ultima risorsa. Dato che i condensatori bipolari sono generalmente necessari per i segnali, spesso può essere organizzato in modo da richiedere una capacità bipolare inferiore. I tappi in ceramica multistrato sono notevolmente migliorati nell'ultimo decennio. Se riesci a accontentarti di 10 uF invece di 100s di uF, probabilmente una lattina di ceramica può fare il lavoro.

Si noti che la resistenza in serie equivalente (ESR) dei condensatori accoppiati in serie è raddoppiata. Come nel caso di componenti che si allontanano dal loro modello ideale (un condensatore vicino al mondo ideale / reale dovrebbe avere una resistenza e un'impedenza insignificanti), potrebbe avere effetti indesiderati (es. Rilascio di fumo). Ad esempio, circuiti integrati come LM78xx e LM317 avranno una scarsa regolazione a causa dello squillo introdotto da condensatori di filtro ESR elevati

Ho costruito un oscillatore TTL per verificare. La discussione è in parte corretta.

Se il duty cycle è vicino al 50%, i condensatori si comportano come se avessero diodi integrati e limitano l'escursione di tensione negativa (direzione errata). Se il duty cycle non è del 50% (nel mio caso circa il 30%), l'escursione di tensione negativa è stata di circa 0 V su un condensatore e 1,1 V sull'altro.

Includerei diodi di protezione su tutte le applicazioni di segnale simmetrico tranne a bassa potenza. Per applicazioni di potenza i diodi Schottky potrebbero essere un investimento utile.

Sì, può essere fatto e in modo sicuro, ma temo che ci siano vari problemi se segui semplicemente il consiglio in alcune delle risposte.

Ad esempio, se si imposta in modo resistivo il punto medio sul potenziale di alimentazione, i condensatori potrebbero essere esposti a 1,5 volte il potenziale di alimentazione anche se i condensatori corrispondono. Qualsiasi discrepanza aumenterebbe il massimo possibile e, a seconda delle specifiche, la mancata corrispondenza potrebbe essere sostanziale: anche +/- 20% rappresenta un rapporto nel caso peggiore di 1,5: 1).

La connessione back-to-back basata sui diodi ionici evita il problema precedente, ma ne introduce uno diverso, almeno in teoria. È possibile che i condensatori abbiano perdite di basso livello che non sono direttamente associate all'operazione prevista; ciò potrebbe causare problemi di sviluppo nel tempo se un condensatore perde e l'altro no. Non ho alcuna conoscenza di ciò che sta accadendo, ma l'applicazione di diodi a basso segnale economici in parallelo dovrebbe essere più che adeguata per sopprimere l'effetto, poiché gli elettrolitici di alluminio non conducono significativamente al di sotto di circa 1,5 volt (anche se personalmente preferisco mantenere al massimo 1 volt a lungo termine). (Come nota a margine: oltre ai connettori non sicuri, la causa più comune di guasti alle apparecchiature che ho visto è dovuta ai circuiti di compensazione delle perdite elettrolitiche lontano dalle condizioni di polarizzazione previste, quindi,

Un'ultima nota sulla sicurezza: il requisito di utilizzare la polarizzazione back-to-back suggerisce che esiste un segnale AC significativo attraverso la coppia. Ciò implica una corrente di ondulazione; assicurarsi di non superare il valore nominale di corrente di ondulazione e inoltre tenere presente che (a seconda del tipo e del design) il valore nominale di corrente di ondulazione dei condensatori elettrolitici dipende dalla frequenza

La società per cui ho lavorato ha costruito migliaia di strumenti nel corso degli anni che utilizzavano elettrolitici back-to-back. Non c'è mai stato un problema.

Questo può sembrare un'analisi osservazionale estremamente semplice, ma guardando un'onda sinusoidale mentre attraversa lo zero abbiamo due metà, ad esempio un'onda 110 V CA è 220 V da (+) a (-) picchi. Ciò significa che C1 e C2 sono alternativamente in avanti e invertiti distorti dal loro elettrolita. La tensione di polarizzazione diretta è di 110 V attraverso il cappuccio polarizzato anteriore C1, e quindi attraverso C2 rispettivamente durante ciascuno dei loro semicicli positivi. Osservando i cicli trimestrali, le capitalizzazioni si caricano positivamente nel rispettivo ciclo positivo del primo trimestre e si scaricano nel ciclo del secondo trimestre. 110 V carica e scarica un condensatore, quindi l'altro, alternativamente.

Ma supponendo che 110 V siano stati fatti cadere su entrambi i condensatori, uno in avanti e l'altro in polarizzazione inversa, la caduta su uno qualsiasi dei tappi sarebbe effettivamente solo di 55 V. Forse non è intelligente, o si consiglia di invertire la polarizzazione di un cappuccio elettrolitico, ma nel caso descritto la quantità di polarizzazione inversa è solo la metà, o in realtà un quarto della tensione effettiva (220) applicata. Seguendo le migliori pratiche, l'uso di limiti nominali almeno il doppio della tensione applicata e di non superare mai la metà di tale limite (1/4 cadendo attraverso ciascun tappo) apparentemente non raggiunge il punto di distruzione.

l'ho fatto con quattro tappi da 30uf, tutti i negativi collegati. Prendi due posizioni per un lato, due per l'altro. Tutti e quattro i tappi erano 30uf a 150V. Fai la matematica come vuoi, ma i diffusori hanno funzionato bene per 33 anni fino a quando non ho dovuto cambiare i componenti semplicemente perché era tempo di ricoprire i crossover e ricoprire i woofer.

Ricorda, Q = CV. Se hai due condensatori in serie e integri la corrente attraverso i condensatori, la Q si alternerà da un condensatore all'altro ... Tuttavia, è possibile avere zero volt nella combinazione in serie di due condensatori, ma avere ancora un tensione molto significativa, ma uguale, su ciascun condensatore. ad es. + 10v + -10v = 0v.

Ma aspetta, c'è ancora un'altra considerazione. Ricordi il Q = CV che hai imparato nella tua prima lezione di elettronica? Bene, poiché la tolleranza degli elettrolitici può essere molto facilmente del 20 percento, quindi la stessa Q sui condensatori che variano in C del 20% o più se le tolleranze sono nella direzione opposta, può causare una differenza molto grande nel picco di tensione che ogni condensatore vedrà.

L'idea di posizionare un diodo su ciascun condensatore per eliminare la possibilità di una corrente inversa apprezzabile è un'ottima soluzione. Le tensioni sui condensatori si equalizzeranno, per lo più, molto rapidamente in condizioni CA. In questo modo e assicurandoti di essere prudente nella selezione della tensione massima per i condensatori, avrai una soluzione praticabile.

L'unico altro problema che avrai è che gli elettrolitici non amano essere completamente caricati e scaricati ripetutamente. Sono molto meglio per il controllo dell'ondulazione rispetto al passaggio in CA - i produttori di condensatori lo affermano nelle loro note applicative.

Ho visto il tuo berretto bipolare realizzato da due electros back to back dello stesso valore con i diodi inversi su di essi. Era il 1988, quando ero appena uscito da Uni. All'epoca non mi piacevano e promettevo per non farlo su nulla di nuovo. Il prodotto audio broadcast che li ha usati è stato prodotto in centinaia e non è fallito, quindi il mio capo non mi ha permesso di ridisegnarlo. Quindi l'affidabilità andava bene in questa applicazione a bassa corrente di ondulazione. Che tecnologia e L'ho fatto è stato testare i suddetti tappi sul set di test AUDIO PRECISION che era al momento delle ginocchia delle api. Nessuno di noi ha potuto riscontrare alcuna distorsione proveniente dai tappi.Questo non era quello che mi aspettavo o ciò che gli altri hanno visto i test previsti. le reti di crossover degli altri diffusori usano spesso tappi eltec bipolari che sono noti per fallire ed estrarre il tweeter.Nelle rare occasioni in cui sostituisco il tweeter di qualcuno, scarto l'elettro bipolare e lo sostituisco con un film metallico.