ما هو مكثف الألومنيوم كهربائيا?
المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم عبارة عن مكثفات صغيرة ذات سعة عالية تستخدم أكسيد الألومنيوم كمادة عازلة.
تستخدم المكثفات من النوع الرطب المنحل بالكهرباء ككاثود, لكن المكثفات من النوع الجاف التي تستخدم المواد الصلبة مثل البوليمرات الموصلة ذات الأداء المحسن متوفرة أيضًا. بسبب سعرها المنخفض وتنوعها العالي, يتم استخدامها في العديد من المنتجات ذات لوحات الدوائر الإلكترونية, مثل الأجهزة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
استخدامات المكثفات الكهربية المصنوعة من الألومنيوم
تُستخدم المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم في مجموعة واسعة من المنتجات ذات الركائز الإلكترونية في مجموعة واسعة من المجالات, مثل السيارات, الأجهزة المنزلية, والمعدات الصناعية, لأنها أصغر, لديها قدرة أكبر, وهي أقل تكلفة من المكثفات الأخرى.
التطبيقات المحددة هي كما يلي:
مجال السيارات
وحدات التحكم في المحرك, أنظمة مساعدة السائق المتقدمة, ضوابط كيس الهواء, ستريو السيارة, أنظمة الملاحة في السيارة
ما تريد أن تعرف عنه
أجهزة التلفاز, مسجلات, الكاميرات الرقمية, معدات الصوت, ثلاجات, غسالة ملابس, مكيفات الهواء, أفران الميكروويف, تركيبات الإضاءة, أجهزة الكمبيوتر الشخصية, وحدات تحكم ألعاب التلفزيون
مجال المعدات الصناعية
معدات التصنيع المختلفة, مكيفات الطاقة للطاقة المتجددة
عند استخدامها كمكيفات للطاقة للطاقة المتجددة, كثير منهم يستخدمون 10 إلى 100 المكثفات كهربائيا الألومنيوم. بسبب تنوعها العالي, تتزايد متطلبات الأداء للمكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم عامًا بعد عام.
مبدأ مكثفات الألومنيوم كهربائيا
مكثفات الألومنيوم كهربائيا تستخدم رقيقة ورق ألومنيوم للأنود والكاثود وأكسيد الألومنيوم للعازل الكهربائي. يتكون أكسيد الألومنيوم على سطح رقائق الألومنيوم عن طريق عملية الأكسدة الكهروكيميائية (التحويل الكيميائي).
يصبح سطح رقائق الألومنيوم غير متساوٍ من خلال عملية الحفر لزيادة مساحة السطح. يتم التعبير عن سعة المكثف بالمعادلة التالية, والذي يتناسب مع مساحة سطح العازل ويتناسب عكسيا مع سمكه.
السعة C = ε × S/d
ه: السماحية العازلة للعازل الكهربائي S: مساحة سطح العازل د: سمك العازلة
من عيوب طلاءات أكسيد الألومنيوم أنها تولد تيار تسرب أكثر من المكثفات الأخرى بسبب تدفق التيار الدقيق عند تطبيق الجهد الكهربي. يستخدم الكاثود الداخلي لمكثف كهربائي من الألومنيوم الرطب محلولًا كهربائيًا, والتي يمكن أن تتسرب في حالة الفشل.
عيب آخر هو أن المنحل بالكهرباء قد ينخفض بسبب تسرب المنحل بالكهرباء أو التبخر, مما يؤدي إلى انخفاض المتانة. المكثفات الكهربائية الألومنيوم الجافة, من ناحية أخرى, لا تتبخر لأن البوليمرات الموصلة تستخدم في الكاثود الداخلي, وهي أكثر متانة من المكثفات الرطبة.
معلومات أخرى عن المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم
1. العمر الافتراضي للمكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم
بين المكونات الإلكترونية, من المعروف أن المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم الرطب لها عمر افتراضي قصير بشكل خاص: بينما يُطلب من LSIs العمل لعشرات الآلاف من الساعات, يبلغ عمر مكثف التحليل الكهربائي النموذجي من الألومنيوم 2,000 ساعات عند 85 درجة مئوية وواحدة موثوقة للغاية 5,000 ساعات عند 105 درجة مئوية.
أحد أسباب قصر العمر المتوقع هو هيكل المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم, حيث يتسرب الإلكتروليت المشرب في الورق العازل تدريجيًا من قسم الختم المطاطي بمرور الوقت. عندما يتسرب المنحل بالكهرباء, تنخفض السعة و ESR (مقاومة السلسلة المكافئة) سوف تزيد.
يقال إن عمر مكثف الألمنيوم الإلكتروليتي يتبع قانون أرينيوس (صيغة التفاعل الكيميائي على أساس الطاقة الحرارية) عندما تكون درجة الحرارة أقل من درجة حرارة التشغيل القصوى, ويتضاعف العمر تقريبًا عندما تكون درجة الحرارة أقل بمقدار 10 درجات مئوية. وبالتالي, مكثف كهربائيا من الألومنيوم مع عمر 2,000 ساعات عند 85 درجة مئوية سوف تستمر 4,000 ساعة إذا استخدم عند 75 درجة مئوية, و 8,000 ساعات عند 65 درجة مئوية.
بالمقارنة مع المكثفات الأخرى, تحتوي المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم على ESR كبير, وعندما يتدفق تيار كبير أثناء التشغيل, داخل المكثف يولد الحرارة. يؤدي توليد الحرارة هذا إلى ارتفاع درجة حرارة المكثف, مما يعزز تسرب المنحل بالكهرباء ويقصر من عمر المكثف.
2. إشارة القطبية على المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم
يتم دائمًا تمييز المكثفات المستقطبة بنوع من الإشارة بحيث يمكن التحقق من القطبية بسهولة.
مكثف كهربائيا عمودي
عموما, يوجد خط على جانب القطب السالب أسفل الجسم. ايضا, يتم تقصير سلك الرصاص للقطب السالب.
سطح جبل نوع مكثف كهربائيا
يشار إلى السعة وتحمل الجهد على السطح العلوي للمكثف كهربائيا, وهناك علامة ملونة في إحدى الزوايا. القطب الموجود أسفل هذه العلامة هو القطب السالب.
مكثف من نوع الرصاص المحوري
يشير الخط ذو السهم إلى تقدم القطب السالب. يحتوي جسم المكثف الإلكتروليتي على فترة راحة; الجانب مع هذه العطلة هو القطب الموجب.
من المهم للغاية التحقق من مؤشر القطبية لأنه إذا تم تحديد القطبية بشكل غير صحيح, قد لا يتعطل المكثف فحسب، بل قد يشتعل أيضًا.