Чем опасны вздутые электролитические конденсаторы на материнской плате или в блоке питания кратко

Танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы

Танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы чип-конструкции, изготавливаемые АО Элеконд, разработаны и выпускаются в соответствии с требованиями действующей НТД. Это подтверждается тестовыми испытаниями на соответствие действующей НТД.

Настоящие рекомендации составлены с учетом требований ТУ, передового мирового опыта, справочных данных и позволяют подобрать режим работы конденсатора в зависимости от коэффициентов, влияющих на интенсивность отказов.

Поломки электронных плат

Считается, что около половины поломок электронных плат связаны с неисправностью конденсатора, без замены которого невозможно дальнейшее функционирование схемы.

Сами эти детали могут различаться как по характеристикам, так и по габаритам; однако всех их объединяет одно – наличие основного контролируемого параметра (ёмкости).

Для того чтобы проверить установленный в схеме конденсатор (включая так называемые электролиты) необходимо измерить именно его ёмкость. Неисправную деталь придется выпаять из схемы и затем припаять новую. Некоторые виды конденсаторов паять не надо, поскольку они крепятся сваркой или зажимами.

Вздувание электролитических конденсаторов

Чем опасны вздутые электролитические конденсаторы на материнской плате или в блоке питания? Вздувание электролитических конденсаторов на материнской плате или в блоке питания может привести к серьезным проблемам в работе компьютера и даже привести к его поломке.

Электролитические конденсаторы играют важную роль в стабилизации и фильтрации напряжения в компьютере. Они способны накапливать электрический заряд и выдавать его при необходимости, что позволяет сглаживать пульсации и колебания напряжения в системе.

Однако, при неправильном использовании или с течением времени, электролитические конденсаторы могут выйти из строя и начать вздуваться. Вздутие конденсатора происходит из-за выхода электролита изнутри конденсатора наружу, что приводит к увеличению его размеров и нарушению работы.

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (ЭПС)

Идеальный конденсатор при работе в цепи переменного тока имеет только реактивное (емкостное) сопротивление. Реальный же конденсатор можно представить в виде идеального конденсатора и соединенного с ним последовательно резистора. Этот резистор называют эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора (ЭПС).

На начальной стадии возникновения дефектов в оксидных конденсаторах происходит завышение ЭПС конденсатора. Из-за этого повышается мощность потерь, нагревающая конденсатор изнутри. Эта мощность прямо пропорциональна ЭПС конденсатора и квадрату силы тока его перезарядки. В дальнейшем процесс быстро прогрессирует, вплоть до полной потери емкости конденсатором.

Russian Translation

Такие конденсаторы часто находятся в цепи импульсного блока питания и служат для сглаживания пульсаций частотой в десятки килогерц. В принципе, уже из-за пульсаций через конденсаторы протекает переменный ток, который немного нагревается из-за внутреннего сопротивления. На низкой частоте этот нагрев невелик и конденсатор холодный. Кипение происходит, когда выделяемая мощность больше рассеиваемой мощности. Так почему же происходит нагрев, из-за которого закипает электролит и происходит взрыв, и какую роль в нагреве играет индуктивность?

Описание конденсаторов в импульсных схемах

В импульсных схемах, если посмотреть осциллографом, то видно, что в момент переключения транзисторов происходит затухающий колебательный процесс, причем амплитуда выброса весьма значительна, а частота колебательного процесса высока. Высокочастотная составляющая хорошо проходит через емкость, и она же является основной причиной нагрева конденсатора. А что с индуктивностью? А индуктивность является причиной колебаний, т.к. это часть колебательного контура LC. Следовательно, чем больше паразитная индуктивность конденсатора, тем больше энергии высокочастотной колебательной составляющей выделяется внутри конденсатора. Во избежание взрыва на корпусе конденсатора нанесены насечки, позволяющие выпускать пары кипящего электролита.

Типы конденсаторов

Существуют электролитические конденсаторы Low ESR (низким ЭПС) и Ultra Low ESR (сверхнизким ЭПС). При этом существуют так называемые твердотелые конденсаторы — у которых такой дефект как вздутие и бочкообразрознь не встречается.

Опасности вздутия конденсаторов

Вздутые электролитические конденсаторы на материнской плате или в блоке питания могут быть опасны по нескольким причинам. В целом, вздутые электролитические конденсаторы могут серьезно повлиять на работу компьютера и вызвать непредвиденные проблемы. Если вы заметили вздутие конденсаторов на материнской плате или в блоке питания, то рекомендуется заменить их как можно скорее, чтобы избежать дальнейших проблем.

Основные внешние факторы, влияющие на интенсивность отказов

Температура, при которой работает конденсатор, может в несколько раз снизить интенсивность отказа чип-конденсаторов в процессе наработки. В таблице 1 приведена справочная зависимость температурного коэффициента интенсивности отказов конденсаторов.

Важные рекомендации при монтаже

При монтаже чип-конденсаторов рекомендуется:

• Профиль пайки в конвейерных печах
• Температура пайки 205-225°C
• Температура плавления 179-183°C
• Активация флюса 150°C

Вклад напряжения в отказы чип-конденсаторов

Большой вклад в интенсивность отказов вносит напряжение, подаваемое на чип-конденсатор. В таблице 2 приведены справочные значения коэффициента от приложенного напряжения, используемого для расчетного значения интенсивности отказов чип-конденсаторов.

Зависимость номинального Uном и допустимого Ut напряжения от температуры

1. Рекомендуемое прикладываемое напряжение
2. Кратковременное пиковое напряжение

Для защиты диэлектрика конденсатора от скачков напряжения всем полупроводниковым танталовым конденсаторам необходимо активное сопротивление, включенное последовательно к конденсатору, ограничивающее ток.

Изменение импеданса схемы

Снижение импеданса схемы, в которую включен конденсатор (конденсаторы), приводит к увеличению вероятности возникновения их повреждений, особенно с повышением температуры. Изменение омического коэффициента, применяемого для расчета интенсивности отказов конденсаторов, от сопротивления электрической цепи, составляет от KR= 0.0 при 3.0 Ом/Вольт до KR=1.0 при 0.1 Ом/Вольт.

Рекомендуемое допустимое напряжение

Если чип-конденсатор применяется с ограничительным резистором 3 Ом на 1 Вольт рабочего напряжения, то рекомендуемое допустимое напряжение Ut соответствует номинальному Uном. Если применение ограничительного резистора невыполнимо, то рекомендуемое допустимое напряжение на конденсаторе Ut, обеспечивающее минимальное значение интенсивности отказов, не должно превышать 0.5 Uном. При этом может допускаться кратковременное пиковое напряжение до Uном длительностью 110-6 — 110-3 секунды.

Рекомендуемая допускаемая амплитуда переменной синусоидальной составляющей

Типовая зависимость допустимого тока пульсаций и допустимого переменного напряжения от температуры

Параллельное / последовательное включение

При применении параллельного / последовательного включения конденсаторов, в связи с присутствием разброса электрических параметров конденсаторов, необходимо вводить подбор конденсаторов по электрическому сопротивлению на рабочей частоте.

Входной контроль

При входном контроле электропараметров

При входном контроле электропараметров (С (электрической емкости), D (тангенса угла диэлектрических потерь), R (активной части сопротивления), Z (полного сопротивления)) чип-конденсаторов рекомендуется применение LCR-метров, обеспечивающих подачу на конденсаторы постоянного напряжение смещения 2В. Частота измерительного сигнала при измерении должна соответствовать ТУ на конденсаторы и требованиям производственной ТД.

Для измерения тока утечки может быть применен прибор типа источника-измерителя или специализированный прибор, например, типа Измеритель токов утечки Chroma 11200. При проведении измерений необходимо применение специализированных контактных приспособлений, обеспечивающих необходимую точность измерения. После измерения необходимо снимать заряд с конденсаторов.

Проверка в плате

Один из самых распространённых способов проверки конденсатора без его выпаивания из схемы – включение параллельно ещё одного, заранее исправного конденсатора с известным номиналом.

Указанный метод позволяет судить об исправности элемента по индикатору прибора, показывающего суммарную ёмкость двух параллельно включённых кондёров. При параллельном включении конденсаторов их ёмкости складываются.

При этом подходе удаётся обойтись без пайки конденсатора с целью извлечения его из схемы, в которой он шунтируется параллельно включёнными элементами (резисторами).

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

Прежде чем паять, надо вставить ножки с посадочные гнезда, соблюдая полярность. Минусовая ножка детали обычно короче плюсовой, она устанавливается на минус площадки (обычно закрашено белым). Паять надо с обратной стороны, для этого плату переворачивают, и ножки загибают.

Припаять конденсатор будет значительно проще, если предварительно смочить контактные пятачки каплей флюса.

Паяльник разогревают, подносят к контактной площадке, и к ней же подносят проволочку припоя. Жалом дотрагиваются до припоя, чтобы капелька соскользнула на место пайки. Так последовательно надо паять все контакты, после чего откусить кусачками лишние торчащие ножки.

Как паять резисторы

Возможно, с первого раза красиво паять не получится, и надо будет потренироваться. Обучаться методам пайки лучше заранее на ненужных деталях. После замены неисправного элемента следует попытаться включить материнскую плату и проверить её работоспособность.

Для того чтобы запаять резистор в схему той же материнской платы или любого другого электронного изделия действуют точно так же, как в случае с конденсатором. Паять резисторы надо крайне осторожно, поскольку любое неаккуратное движение паяльником может повредить расположенные поблизости детали.

С особым вниманием следует менять переменные резисторы, у которых имеется три ножки. Для того чтобы выпаять его из платы, удобнее всего воспользоваться уже упоминавшимся ранее отсосом, посредством которого припой легко извлекается из крепёжных отверстий.

После его удаления резистор беспрепятственно достаётся из освобождённых гнёзд.

Паять миниатюрные элементы схем следует, стараясь подбирать соответствующий температурный режим нагрева паяльника, обычно это 270-300 ℃. В противном случае можно повредить как устанавливаемый элемент, так и контактную площадку, предназначенную для его монтажа.

Проверка ёмкости

Проверить электролитические конденсаторы (так же как неэлектролитические) на предмет сохранения ими своего номинала (ёмкости) можно несколькими способами.

Но вначале необходимо ознакомиться с измерительными приборами, которые позволяют правильно оценить величину ёмкости конкретного элемента, прежде чем что-то паять.

Для измерения конденсаторов с номинальными емкостями до 20-ти микрофарад может хватить обычного мультиметра, имеющего соответствующую функцию. В качестве такого измерителя может использоваться недорогой прибор типа DT9802A.

Для оценки состояния элементов с большими номиналами потребуется специальный прибор типа «измеритель RLC». Посредством такого устройства можно проверять не только конденсаторы, но и такие распространённые элементы, как резистор и катушка индуктивности.

Проверка конденсатора цифровым мультиметром:

Часто неисправный конденсатор вздувается, и заметен без применения всяких приборов.

Простой, но не достаточно эффективный метод выявления неисправности – проверка с помощью обычного омметра, по показанию которого можно судить о целостности прокладки из диэлектрика.

Данный способ применяется обычно при отсутствии в приборе функции измерения ёмкости. Для этих целей может использоваться простейший стрелочный прибор, переведённый в режим измерения сопротивления.

При прикосновении концами щупа к ножкам исправного элемента стрелка должна немного отклониться, а затем возвратиться в сходное состояние.

Если же показания на приборе изменились, а стрелка после отклонения остановилась на каком-то конечном значении сопротивления – это значит, что конденсатор пробит и подлежит замене.

Как перепаивать конденсатор на «материнке»

Прежде чем припаять новый конденсатор, надо выпаять старый. Выпаивать повреждённый или неисправный элемент из материнской платы следует максимально быстро, чтобы не перегреть контактные площадки, которые в противном случае могут просто отвалиться.

Чтобы освободить ножки выпаиваемого элемента от припоя, следует хорошо прогреть посадочное место. Только при условии его достаточного прогрева при выпаивании конденсатора удаётся не повредить дорожки платы.

Придерживая с одной стороны небольшой по размеру конденсатор нужно постараться не обжечься, поскольку его контакт раскаляется от нагревания паяльником.

Помимо этого, необходимо быть максимально внимательным и не прикладывать слишком много усилий, так как жало паяльника может сорваться и повредить соседние детали.

Последовательность действий такая:

После удаления конденсатора остаётся свободное место, которое сначала следует аккуратно очистить от остатков пайки, воспользовавшись отсосом.

Некоторые радиолюбители используют для этого остро отточенную спичку (зубочистку), посредством которой посадочное отверстие прокалывается с одновременным прогревом остриём жала паяльника.

Ещё один способ освобождения отверстий от остатков пайки предполагает его высверливание подходящим по размеру сверлом.

По завершении подготовки места под новый элемент его ножки следует сначала сформовать соответствующим образом, так чтобы они легко входили в посадочные гнёзда. Всё, что остаётся сделать после этого – впаять его взамен сгоревшего.

Меры предосторожности при измерении

Тем, кто решил самостоятельно проверить исправность встроенных в схему конденсаторов и затем их паять, рекомендуем придерживаться следующих правил.

Лишь при соблюдении всех этих условий удаётся сохранить контролируемое устройство в рабочем виде.