Come posso ridurre la possibilità di bruciare i condensatori?

Ho un circuito di alimentazione AC / DC montato su molte macchine, che funzionano tutte bene all'interno della capacità di alimentazione nominale degli alimentatori. Tuttavia, questi continuano a guastarsi, ognuno bruciando un (grande) condensatore elettrolitico (dopo un periodo di servizio di 1 anno). Stranamente queste schede variano leggermente, alcune hanno un cappuccio, altre 2, ma invariabilmente questa è la / le parte / e che fallisce.

Le schede con 1 tappo sono classificate a 22µF 450v e con 2 classificate a 47µF 450v.

Quindi, cosa posso fare per eliminare lo stress da questo componente? correre più in parallelo?

AGGIORNAMENTO: Dopo aver dato una buona occhiata agli alimentatori, sono davvero strani! i motori delle macchine (che sono trituratori di cartone) sono classificati a 220 V CC! quindi la parte "grosso" principale della scheda PSU è solo un raddrizzatore / tappo del filtro (che è il bit che si esaurisce) senza trasformatore, e il resto è un alimentatore CC step-down separato più piccolo per cose come luci, commutazione, protezione ecc.

Il tipico alimentatore di commutazione della gamma di ingressi universale utilizza una topologia di circuito simile a quella mostrata qui:

Il condensatore ad alta tensione di valore maggiore (evidenziato in giallo) ha il compito di livellare la tensione CC rettificata dalla linea di alimentazione CA.

Esistono due principali modalità di guasto per questo condensatore. Uno sono i picchi di alta tensione all'ingresso dell'alimentazione che lo fanno passare attraverso lo starter di modo comune. I picchi che superano la tensione nominale del condensatore possono causare danni allo strato dielettrico isolante del condensatore causando cortocircuiti interni. I problemi di alta tensione dovrebbero essere risolti meglio trovando la fonte di tali picchi nel sistema di alimentazione e prendendo misure per bloccare i picchi dove sono generati. Può anche aiutare a migliorare il filtro di ingresso dell'alimentatore, aggiungere dispositivi di assorbimento transitori come transzorbs o MOV alla sezione di ingresso e aumentare la tensione nominale del grande condensatore.

Un'altra modalità di guasto è il riscaldamento interno che può verificarsi quando i cambiamenti di corrente nel condensatore reagiscono con la resistenza in serie (ESR) del condensatore. Questo genera calore che può seccare i materiali elettrolitici interni nel condensatore, causando una diminuzione della capacità. Può anche aumentare la resistenza in serie causando così un riscaldamento aggiuntivo. Nell'alimentatore di tipo off-line questo condensatore funziona al doppio della frequenza di linea e gli impulsi di corrente nel condensatore (noto come corrente di ondulazione) si verificano quando il condensatore viene caricato su ciascun semiciclo e scaricato quando la tensione CA rettificata va a zero mentre al condensatore viene chiesto di continuare a fornire corrente alle sezioni di uscita dell'alimentazione. Diversi fattori possono essere considerati per aumentare l'affidabilità di questo condensatore. Innanzitutto, calcolare o misurare la corrente di ondulazione durante il funzionamento dell'alimentazione e assicurarsi che rientri nell'intervallo di corrente di ondulazione per il condensatore selezionato. Un altro parametro da considerare è la classificazione della temperatura del condensatore per garantire che sia superiore alla temperatura operativa dell'alimentatore. Infine, può essere utile trovare condensatori con un valore ESR più basso che abbasserà il riscaldamento interno per una data ampiezza di corrente di ondulazione.

L'uso di due condensatori in parallelo equivale all'utilizzo di due resistori in serie, la capacità si sommerà e potrebbe influire negativamente sul funzionamento del circuito (potrebbe non farlo, ma pensando al caso peggiore qui.)

Un modo migliore per alleviare lo stress da questi componenti, senza alcuna conoscenza del circuito stesso sarebbe quello di utilizzare un condensatore con un voltaggio più elevato. Ciò si tradurrà in un componente più grande e più costoso, ma stresserà di meno. Un altro modo sarebbe quello di ottenere un condensatore di "qualità" da un fornitore di marca. Esistono condensatori audiofili noti per la loro qualità, ma non ho familiarità con i nomi esatti dei marchi.

Se fosse possibile (dati i vincoli dimensionali che hai), declasserei il tuo condensatore (userei una tensione più alta del necessario) e metterei in parallelo anche un condensatore ceramico più piccolo. Questi sono più tolleranti ai brevi picchi di alta tensione e aiuteranno a ridurre lo stress sull'elettrolitico.

Sparkfun ha recentemente pubblicato un video relativo a questo, ti consiglio di dare un'occhiata .

Se si stanno esaurendo rapidamente, c'è sicuramente qualcosa che non va nel circuito. i tappi alla fine muoiono, ma dovrebbero durare anni se tutto è progettato nel modo giusto. Detto questo, un tappo di alta qualità a tensione più elevata avrà meno probabilità di saltare. a seconda dello scopo, potresti persino metterne uno con una capacità maggiore per evitare che si scarichi e si ricarichi completamente abbastanza. Questa è solo una buona idea con tappi pensati per appianare l'alimentazione, o qualcos'altro in cui la capacità effettiva non è molto importante.