О конденсаторе замолвите слово

Конденсатор - прибор для конденсации чего-нибудь, в моей сфере интересов - прибор для накопления заряда и энергии электрического поля, двухполюсник с малой проводимостью.

С конденсаторами все непросто еще с советских времен. Совсем древние - слюдяные и металлобумажные - были очень неплохи по параметрам, но имели просто конские габариты, что, впрочем, для приемника размером с тумбочку не играло никакой роли.

Электролитические конденсаторы тех же времен также были могучи и плечисты, но их емкость никогда не соответствовала написанной (разброс достигал 80%), они высыхали очень спешно, а при превышении напряжения, протекании чрез них переменного тока, у них буквально вышибало днище! Клапаны? Появятся лет через двадцать.

Вредительство продолжалось и позднее, когда приемники стали паять на транзисторах. Знаменитые "армянские конденсаторы" при ремонте магнитофона приходилось менять все скопом, и хорошо, если на "толчке" попадался дядя с деталями военной приемки, там брака не было. Красные керамические "флажки" разваливались пополам, а во входной цепи микрофонов и усилителей воспроизведения "звенели", радуя пользователей так называемым микрофонным эффектом. Нередко данный эффект возбуждал связанный с этим конденсатором каскад и приемник ни с того ни с сего начинал издавать истошный визг.

Не лучше обстояло дело и с электролитическими конденсаторами. К50-6, К50-29 до наших дней в исправном виде не доживают. Падает емкость и появляются утечки, которых быть не должно.

СССР развалился, появились доступные любителям качественные детали и качество любительских разработок скакнуло на невиданные высоты. Казалось бы, от конденсаторов подвохов уже нет? Отнюдь.

Электролиты дали слабину первыми при широком распространении импульсных источников питания. Импульсный источник характерен тем, что на емкости фильтра выделяется довольно существенная переменная составляющая: это могут быть импульсы тока, достигающие десятков вольт. Конденсатор в чистом виде как две обкладки не существует, если представить его эквивалентную схему, там найдется и паразитная индуктивность, и паразитный резистор. Все это конструктивная особенность любого "электролита". При протекании импульсов тока через конденсатор, часть мощности рассеивается на этом паразите-резисторе, кондер нагревается и далее по обстоятельствам либо высыхает, сильно теряя емкость, либо от повышенного газообразования "пучится", и именно такие конденсаторы меняют на старых материнских платах, в мониторах, в роутерах и прочих мощных стабилизаторах. Если конденсатор не вспучило, а устройство не работает, в любительских условиях его проверяют тестером на утечку, затем впаивают заведомо исправный. Я же измеряю емкость детали и ее ESR - эквивалентное последовательное сопротивление, которое должно составлять доли ома, но вообще зависит от емкости. 

Способов борьбы с явлением немного. Первый - превентивно распаивать на ножках большого конденсатора дополнительный керамический конденсатор емкостью в несколько микрофарад, который возьмет на себя переменную составляющую тока. Кардинально - использовать конденсаторы из серий с низким ESR, они обычно другого цвета, скажем с серебристыми полосами. Вот их не надувает. Правда и в ближайших магазинах их почему-то нет, приходится заказывать.

Манной небесной должны были стать танталовые конденсаторы. У них ESR нулевой, утечки нулевые, вообще идеальная деталь в теории. Да и габариты очень удобные, вместо бочки несколько маленьких аккуратных параллелепипедов размером с микросхемку. Там, где электролитов по расчетам должно быть 3300 мкф, можно впаять пару танталов на 470мкф и они лучше справятся с задачей.

Но и здесь не случилось чуда.

Они тоже отличились благодаря своему вредному характеру. Малейшее превышение допустимого напряжения на обкладках конденсатора приводит к взрыву! И если электролит при взрыве просто пшикнет, в крайнем случае брызнув дрянью на соседние детали, то тантал настоящий диверсант.

Исторгнет из себя несколько красивых раскаленных файрболлов, сжигающих все на своем пути.

Превратится в надежную угольную перемычку, выдерживающую токи 3А и более.

И если питание к танталу подводилось тонкими дорожками, а предохранитель отсутствовал, то плату выпучит, а дорожки выгорят, а заодно вынесет и все, что стояло по питанию до тантала. Скажем, защитные ключи или диоды.

Не думал, что увижу такое и с керамическими конденсаторами. Увидел!

Тут все намного хуже! Прогорела даже медная земляная шина под конденсатором, спеклось все качественно. Это был 1812 10 мкФx50в, при напряжении 15В!!! 

Отсюда мораль!

Ответственно подходите к таким деталям, как конденсатор, к выбору его типа и параметров. Ошибка может выйти дорого.

Оставляйте запас по напряжению, высоковольтные конденсаторы проигрывают по габаритам, но выигрывают по живучести.

Не верьте производителям, проверяйте емкость и ESR приборами, прежде чем впаять конденсатор в схему.

С танталовыми конденсаторами еще осторожнее! Запас по напряжению минимум двукратный нужен и импульсную составляющую нужно загасить керамикой, а если удастся понизить выбросы переменного тока на этапе грамотной разводки ИИП и правильной намотки трансформатора - вообще супер.

Пользуйтесь программами для расчета от проверенных производителей (PIExpert), Viper - плохого они не посоветуют, а на их данных хорошо работают и банальные обратноды на UC384x. Хорошо бы почитать и даташиты, в них теория и практика по типовым схемам хорошо "обсосаны" с графиками и формулами.