Elektrolytkondensatorer: Oumbärlig i elektroniken

Smart teknik kompakt förpackad: Elektrolytkondensatorer behövs inte bara inom industrin och inom elektronikindustrin i stora mängder. Även för elektroniktuppare och hobbyentusiaster är de mest grundläggande elementen i den elektroniska grundutrustningen av olika kondensatortyper.

Vad är en elektrolytkondensator?

Kapaciteten hos en elkos är beroende av frekvensen. Eftersom den inte kan mätas effektivt vid likspänning, mäts den som standard med en växelspänning på 0,5 V och en frekvens på 100/120 Hz vid rumstemperatur. Den kapacitet som mäts på detta sätt ligger cirka 10 % under den lagrade lastens värde.

Hur byggs en elektrolytkondensator?

För att kunna spela ut effekten på bästa sätt måste elektrolyten täcka anodens yta så fullständigt som möjligt. Det är därför som fasta elektrolyter först tillförs i flytande form och sedan konsolideras

Den speciella elektrolytkondensatorer är ett mycket tunt men extremt spänningssäkert oxidskikt (ca 10-9 m/V). Tillsammans med den uppruggade anodstrukturen (dvs. en stor anodyta) leder detta till att Elkos har en relativt hög kapacitet jämfört med andra kondensatorformer. Deras kapacitet är dock betydligt mindre än de elektrokemiska superkondensatorerna.

Nästan alla elektrolytkondensatorer är polar, vilket innebär att de måste poleras korrekt och får endast drivas med likspänning. Anod är alltid en pluspol. Felaktig polning eller för höga spänningar kan förstöra dielektrikum i elektrolyten. Aluminiumelektrolytkondensatorer kan sedan explodera och tantalkondensatorer kan ta eld. Därför bör man alltid se till att kondensatorerna är på rätt sätt.

För att minimera risken för felpolning, finns en polaritetsmärkning tryckt på alla Elkos.

Dessutom är Plus-anslutningen hos trådanslutna kondensatorer oftast utförd med en lite längre anslutningstråd.

Vilka elektrolytkondensatorer finns det?

Det finns tre huvudgrupper av elektrolytkondensatorer beroende på vilket anodmaterial som används (eller dess oxid som dielektrikum).

Oxidskiktets egenskaper vid anoden bestämmer spänningskraften hos en elektrolytkondensatorer. Den nominella spänningen är den spänning som elektrolyten kontinuerligt håller utan att något utslag inträffar. Oxiderings spänningshållfasthet (dvs. den spänning vid vilken ett utslag inträffar) sjunker med ökande temperatur. Med Elkos kan betydligt mindre nominella spänningar realiseras än med folie- eller keramikkondensatorer. Det gör den till en bra kandidat för moderna kretsar med hög komponenttäthet.

Normalt sett är följande uppgifter tryckta på elektrolytkondensatorer, och de första fyra uppgifterna finns nästan alltid att hitta:

• Polaritet (viktigt, eftersom kondensatorerna vid omvänd polaritet förstörs)
• Nominell kapacitet eller kapacitetsvärde (eventuellt med tolerans)
• Nominell spänning (högsta tillåtna likspänning)
• Nominellt temperaturområde
• Tillverkarlogo
• Byggnadsbenämning

Rastermåttet RM vid radiellt trådade elektrolytkondensatorer anger avståndet på anslutningstrådar.

Det tryckbara kapacitetsvärdet på en elektrolytkondensator är en uppskattning som endast är förenlig med en hög tolerans. Därför är toleransnivåerna för Elkos mycket höga.

För mindre konstruktioner anges kapacitet och tolerans enligt IEC/din en 60062 med märkning:
 

• Mikro85 = 0,85 µF eller 8µ5 = 8,5 µF eller 85µ = 85 µF
• I ett alternativt kort skrivsätt anger de två första siffrorna värdet i pikofarad, och det tredje anger antalet personer som exponeras för tiotal. Siffran 384 betyder alltså 38/104 pF = 0,38 µF.
• Toleransen markeras med en bokstav: K = ± 10 % (för tantalkondensatorer), M = ± 20 %
   

Elkos finns med olika anslutningsmöjligheter:

En speciell egenskap hos ELKOS är att den "läcker" från en så kallad läckström (leaked), om du skapar en likspänning med rätt polaritet. Orsaken till läckströmmen ligger i föroreningar och mekaniska skador på dielektrikum. Läckströmmen är beroende av kapacitet, spänning, temperatur och tid och påverkas även av de använda materialen. Den anges oftast via produkt C R · U R av nominell kapacitet och märkspänning.

Även om läckströmmen i moderna Elkos är ganska liten, är den betydligt högre än i andra kondensatorformer. Därför är Elkos inte lämplig för kopplingar, med vars hjälp exakta tidsmätningar utförs eller för stabilisering av högresistiva spänningskällor.

Reservkopplingbild av en aluminium-elektrolytkondensatorer

I en aluminium-elektrolytkondensator placeras ”plattorna” i en aluminiumbehållare som är indränkt på elektrolyten och därefter stängs med en gummipropp. På grund av denna konstruktion erhålls följande reservkopplingutbytesbild:
 

Tack vare den lindade utformningen av en aluminium-elektrolytkondensator uppstår även en viss induktivitet LESL (ekvivalent Series Inductivity = motsvarande serieinduktans), som är kopplad till kondensator i serien. Genom en flerfaldig kontakt av aluminiumfolie försöker man hålla denna oönskade induktivitet på ett så lågt sätt som möjligt. Av denna anledning är elektrolytkondensatorer i aluminium inte lämpliga för högfrekvens.

Intressanta användningsområden

Tack vare den stora kapaciteten lämpar sig elektrolytkondensatorer särskilt
 

• För att koppla bort oönskade frekvenser (till vissa megahertz)
• För in- och urkoppling av växelspänningssignaler (level shifting)
• För att jämna ut likriktade spänningar i nätenheter
• För buffertar av försörjningsspänningar vid plötsliga lasttoppar (stödkondensator)
• Som ström- eller energigivare (till exempel i kontinuerliga strömförsörjningar)
   

Den stora kapaciteten ger även ett lågt blindmotstånd för växelspänningar. Därför lämpar sig Elkos även som kopplingselement för lågfrekvenssignaler.

FAQs: De vanligaste frågorna om elektrolytkondensatorer

Vad är skillnaden mellan SMD- och SMT-Elkos?

Det finns ingen skillnad mellan de två typerna av elektrolytkondensatorer. SMD står för "surface mount device" (tyska: Ytmonterad komponent). Den teknik som används för att montera komponenten är surface mounting technology eller kort SMT (på tyska: Ytmontering). SMD avser alltså en egenskap hos kondensatorn, medan SMT hänvisar till den underliggande tekniken.

Vad är en polymer elektrolytkondensator?

I polymerelektrolytkondensatorer används ledande polymerer vars ledningsförmåga ligger nära metallernas, som elektrolyt. Med hjälp av dessa toppmoderna elektrolytkondensatorer kan ännu mindre storlekar och ännu lägre interna resistiva förluster eller interna induktans realiseras.

Slutsats: Så köper du det rätta Elko

Om du har tillräckligt med plats för din koppling och/eller behöver spänningar som är större än 50 V, kan du inte göra fel med en aluminiumelektrolytkondensator med flytande elektrolyt. Dessa komponenter används i otaliga elektroniska komponenter. Tantal- och Niob-Elkos kommer in i spelet om du har lite plats, till exempel i mycket platta elektriska apparater. Dessutom arbetar dessa elektrolytkondensatorer extremt stabilt över ett mycket stort temperaturområde. Om ni tänker på militära tillämpningar och rymdtillämpningar, är ni på rätt adress när det gäller tantal- och Niob-Elkos.