Elektrolytkondensatorer: Uundværlig i elektronikken

Smart teknik, kompakt: Elektrolytkondensatorer er ikke kun påkrævet i industrien og inden for elektronik i et højt antal. Også til elektroniknørneluftler og hobbyselvbyggere er de forskellige kondensatorttyper uundværlige elementer i deres elektroniske grundudstyr.

Hvad er en elektrolytkondensator?

Elkoens kapacitet er frekvensafhængig. Da jævnspænding ikke kan måles effektivt, måles den som standard med en vekselspænding på 0,5 V og en frekvens på 100/120 Hz ved rumtemperatur. Den således målte kapacitet ligger ca. 10 % under den værdi, der svarer til den lagrede last.

Hvordan er en elektrolytkondensator opbygget?

For at kunne spille sin virkning optimalt skal elektrolytten dække anodens overflade så fuldstændigt som muligt. Af denne grund anbringes faste elektrolytudslip i første omgang i flydende form og derefter solidificeret

Det særlige ved elektrolytkondensatorer er deres meget tynde, men ekstremt spændingsfaste oxidlag (ca. 10-9 m/V). Sammen med den ru anodestruktur (dvs. et stort anodeflade) medfører dette, at elektrolytkondensatorer har en forholdsvis høj kapacitet sammenlignet med andre kondensatorformer. Deres kapacitet er dog betydeligt mindre end superkondensatorernes elektrokemiske kapacitet.

Næsten alle elektrolytkondensatorer er polar, det vil sige, at de skal poleres rigtigt og må kun drives med jævnspænding. Anoden er altid pluspolen. Forkert poling eller for høje spændinger kan ødelægge elektrolytkeret fra elektrolytkondensatorer. Elektrolytkondensatorer af aluminium kan derefter eksplodere, og tantalkondensatorer kan opfange ild. Derfor skal du altid være opmærksom på den rigtige polvending af kondensatorer.

For at minimere risikoen for forkert poling er der på alle elektrolytkondensatorer påtrykt en polaritetsmærkning.

Desuden er Plus-tilslutningen for det meste udført med en lidt længere tilslutningsledning til trådede kondensatorer.

Hvilke elektrolytkondensatortyper findes der?

I henhold til det anvendte anodemateriale (eller dets oxid som dielektrikum) er der tre hovedgrupper af elektrolytkondensatorer.

Oxidlagets egenskaber ved anoden bestemmer elkodens spændingsstyrke. Den nominelle spænding er den spænding, som elkoen skal holde i længden, uden at der sker et slag. Oxidlagets spændingsstyrke (dvs. den spænding, hvor der sker et gennemslag) falder med stigende temperatur. Med elektrolytkondensatorer kan væsentligt mindre nominelle spændinger realiseres end med foliekondensatorer eller keramikkondensatorer. Det gør den til gode kandidater til moderne kredsløb med høj komponenttæthed.

Elektrolytkondensatorer er normalt påtrykt følgende data, og de første fire oplysninger er næsten altid til rådighed:

• Polaritet (vigtigt, da kondensatorerne bliver ødelagt ved forkert poling)
• Nominel kapacitet eller kapacitetsværdi (eventuelt med tolerance)
• Nominel spænding (højeste tilladte jævnspænding)
• Nominelt temperaturområde
• Producentlogo
• Betegnelse for byggen

Modulmålet RM ved radialt trådede elektrolytkondensatorer betegner afstanden fra tilslutningstrådene.

Kapacitetsværdien, der er trykt på en elektrolytkondensator, er et skøn, der kun stemmer, hvis der tages hensyn til en høj tolerance. Derfor er elkodens toleranceværdier meget høje.

I mindre udformninger angives kapaciteten og tolerancen med korte mærker iht. IEC/din en 60062:
 

• ?85 = 0,85 µF eller 8µ5 = 8,5 µF eller 85 µ = µF
• I et alternativt kort brev angiver de første to cifre værdien i pikofarad, og det tredje tal angiver de 10-eksponerede. Tallet 384 betyder 38 x 104 pF = 0,38 µF.
• Tolerancen er angivet med et bogstav: K = ± 10 % (for tantalkondensatorer), M = ± 20 %
   

Elektrolytkondensatorer er muligt:

Et særligt kendetegn ved elektrolytkondensatorer er, at de bliver kanaliseret igennem af en såkaldt lækstrøm, hvis du opretter en jævnspænding med den rigtige polaritet. Årsagen til lækstrøm ligger i urenheder og mekaniske beskadigelser af dielektrikum. Lækstrømmen er kapacitets-, spændings-, temperatur- og tidsafhængig og påvirkes også af de anvendte materialer. Den angives oftest via produkt C R · U R af nominel kapacitet og nominel spænding.

Selvom lækstrømmen fra moderne elektrolytkondensatorer er ret lille, er den betydeligt højere end ved andre kondensatorformer. Derfor egner elektrolytkondensatorer sig ikke til kredsløb , ved hjælp af hvilke der udføres præcise tidsmålinger eller til stabilisering af højohmspændingskilder.

Reserve-koblingsbillede fra en aluminiums-elektrolytgenerator

Ved en elektrolysekondensator i aluminium anbringes »pladerne« som en vikling, der er gennemvædet med elektrolyt, i et aluminiumbæger og lukkes derefter med en gummiprop. På grund af denne konstruktion fås følgende erstatningskoblingsbillede:
 

På grund af den viklede konstruktion af en elektrolytkondensatorgenerator af aluminium fås også en bestemt induktans LESL (Equivalent Series induktivitet = tilsvarende serieinduktans), som er serieforbundet til kondensatoren. Ved flere kontaktering af aluminiumfolierne forsøger man at holde disse uønskede induktivitet så lav som muligt. Derfor er aluminium-elektrolytkondensatorer heller ikke egnet til højfrekvens-anvendelser.

Interessante anvendelsesområder

I kraft af den store kapacitet egner elektrolytkondensatorer sig særligt godt
 

• Fjernelse af uønskede frekvenser (op til nogle få megahertz)
• Til til til- og frakobling af vekselspændingssignaler (level shifting)
• Til at dæmpe ensartede spændinger i strømforsyninger
• Til buffer af forsyningsspændinger ved pludselige belastningsspidser (støttekondensator)
• Som strøm- eller energilagringsenhed (for eksempel i uafbrudte strømforsyninger)
   

Den store kapacitet medfører også en lav blindmodstand til vekselspændinger. Derfor egner elektrolytkondensatorer sig også som koblingselement til lavfrekvenssignaler.

Ofte stillede spørgsmål om elektrolytkondensatorer

Hvad er forskellen mellem SMD- og SMT-elektrolytkondensatorer?

Der er ingen forskel på disse to Elko-typer. SMD står for »Surface mount device« (tysk: Overflademonteret komponent). Den teknologi, som komponenten monteres med, er »Surface Mounting technology« eller SMT (tysk: Overflademontage). SMD henviser altså til en egenskab ved kondensatoren, mens SMT henviser til den bagvedliggende teknologi.

Hvad er en polymer-elektrolytkondensator?

I polymer-elektrolytkondensatorer fungerer ledende polymerer, hvis ledningsevne er tæt på metallernes, som elektrolyt. Ved hjælp af disse ultramoderne elektrolytkondensatorer kan endnu mindre konstruktionsstørrelser og endnu lavere interne ohmske tab eller interne induktiviteter realiseres.

Facit: Sådan køber du den rigtige elko

Hvis du har rigelig plads til dine kredsløb og/eller har brug for spændinger, der er større end 50 V, skal du ikke komme i gang med et aluminiumselektrolytkondensatorer med flydende elektrolyt. Disse komponenter anvendes i utallige elektroniske komponenter. Tantal- og niobium-elektrolytkondensatorer kommer i spil, hvis du kun har lidt plads til rådighed, for eksempel i meget flade elektriske apparater. Desuden arbejder disse elektrolytkondensatorer ekstremt stabilt over et meget stort temperaturinterval. Så hvis de tænker på militære applikationer og rumapplikationer, er de på den rigtige adresse til Tantal- og Niob-Elkos.