Если говорить о твердотельных конденсаторах, это тот же электролитический конденсатор, однако в нем используется специальный токопроводящий полимер или полимеризованный органический полупроводник. В то время как в других конденсаторах используется обычный жидкий электролит.
Общая характеристика
Как уже говорилось, отличие между твердотельными и обычными конденсаторами состоит во внутренней "начинке" устройства. Так чем же они лучше?
Первое и самое существенное отличие кроется именно в том, что в твердотельных конденсаторах используется твердый полимерный электролит, а не жидкий. Это исключает возможность протекания или испарения электролита. Вторым существенным плюсом у твердотельных устройств стало их последовательное эквивалентное сопротивление, которое называют ESR. Снижение этого показателя привело к тому, что стало возможным использование менее емкостных конденсаторов, а также меньших размеров в тех же условиях. Еще одним существенным плюсом твердотельных конденсаторов стало то, что они менее чувствительны к перепадам температуры. Это преимущество также говорит о том, что продолжительность срока службы такого объекта будет больше примерно в шесть раз, а значит и объект, в котором он установлен, прослужит намного дольше.
Электролитические
В твердотельном электролитическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида металла. Образование данного слоя осуществляется посредством электрохимического способа. Протекание данного процесса осуществляется на обложке из этого же металла.
Вторая обложка у данного конденсатора может быть представлена в виде жидкого или сухого электролита. В обычных электролитических используется жидкий, а в твердотельных — сухой. Для создания металлического электрода в этом типе твердотельных конденсаторов используется такой материал, как тантал или алюминий.
Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.
Асимметричные
Асимметричный конденсатор с твердотельным электролитом — это относительно недавнее изобретение, так как ранее использовались другие устройства. Первым и простейшим конденсатором из этой группы стал Т-образный. В этом объекте пластины располагались в одной плоскости. Последующее развитие асимметричных конденсаторов привело к появлению дискового типа. Состоял он из плоского кольца, а также расположенного внутри него диска. Последующее совершенствование асимметричных конденсаторов привело к еще большему упрощению конструкции, и были получены устройства с двумя электродами. Один из них был представлен в виде тонкого провода, а второй — тонкой пластиной или же тонкой полоской металла. Но стоит заметить, что использование именно этого типа конденсаторов затруднено в связи с применением высоковольтного оборудования.
Маркировка
Существует маркировка твердотельных конденсаторов, которая описывает их характеристики. Наличие данной маркировки поможет понять определенные свойства конденсатора:
- Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
- 1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.
Вздутие конденсатора
Несмотря на то что конденсаторы этого типа довольно устойчивы к поломкам, они все же не вечные, и их также приходится менять. Замена твердотельного конденсатора может понадобиться в нескольких случаях:
- Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
- К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.
Важно отметить, что перегрев этого устройства может произойти как из-за воздействия внешней среды, так и из-за внутренней. К внутреннему воздействию можно отнести неверную установку. Другими словами, если перепутать полярность при монтаже этой детали, то при ее запуске она практически моментально нагревается и, скорее всего, взорвется. Кроме этих причин, возможен также сильный перегрев из-за несоблюдения правил эксплуатации. Это может быть неверный вольтаж, емкость или работа в слишком высокой температурной среде.
Как избежать вздутия и частой замены
Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.
- Первое, что советуют — это использовать только качественные детали.
- Второй совет, который может помочь избежать таких проблем — это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
- Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.
Если вздутие все же произошло, то требуется замена устройства. Главное правило ремонта — это подобрать конденсатор с такой же емкостью. Допускается отклонение данного параметра в большую сторону, но лишь немного. Отклонения в меньшую сторону недопустимы. Те же правила касаются и напряжения объекта. Также стоит добавить, что при замене электролитических конденсаторов на твердотельные можно использовать устройства и с меньшей емкостью. Это возможно из-за меньшего ESR, о котором говорилось ранее. Но перед этим все же стоит посоветоваться со специалистом. Сам же процесс замены заключается в удалении сгоревшей детали посредством пайки и припаивании нового.
Ремонт
Довольно часто приходится проводить профилактический ремонт конденсаторов. Допустим, при разборке компьютера был найден подозрительный конденсатор. Его необходимо проверить и при необходимости заменить. Для замены потребуется паяльник мощностью от 25 до 40 ВТ. Это приборы средней мощности. Их использование обосновано тем, что менее мощные паяльники не смогут отпаять конденсатор, а более мощные слишком большие, и ими неудобно проводить работы.
Лучше всего иметь под рукой паяльник с конической формой жала. Для осуществления ремонта старый конденсатор выпаивают, но делать это необходимо очень осторожно, так как платы, в которых они установлены, чаще всего многослойные — до 5 слоев. Повреждение хотя бы одного из них выведет из строя всю плату, и ремонту она уже не подлежит. После выпаивания старого устройства отверстия для установки пробиваются иглой, лучше всего медицинской, она более тонкая. Припаивание нового объекта лучше всего проводить, используя канифоль.
Полимерные твердотельные конденсаторы
Можно сказать, что все устройства этого типа являются полимерными, так как внутри этого устройства используется твердый полимер вместо жидкого электролита. Применение твердого материала в стандартных твердотельных конденсаторах дало такие преимущества:
- при высоких частотах — низкое эквивалентное сопротивление;
- высокое значение тока пульсации;
- срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
- более стабильная работа при высоких температурных режимах.
Если говорить подробнее, то, к примеру, пониженное ESR — это меньшие затраты энергии, а значит, и меньший нагрев конденсатора при тех же нагрузках. Более высокая степень пульсации тока обеспечивает стабильную работу всей платы в целом. Естественно, что именно замена жидкого электролита на твердый и привела к тому, что срок службы значительно вырос.
Если говорить о твердотельных конденсаторах, это тот же электролитический конденсатор, однако в нем используется специальный токопроводящий полимер или полимеризованный органический полупроводник. В то время как в других конденсаторах используется обычный жидкий электролит.
Общая характеристика
Как уже говорилось, отличие между твердотельными и обычными конденсаторами состоит во внутренней "начинке" устройства. Так чем же они лучше?
Первое и самое существенное отличие кроется именно в том, что в твердотельных конденсаторах используется твердый полимерный электролит, а не жидкий. Это исключает возможность протекания или испарения электролита. Вторым существенным плюсом у твердотельных устройств стало их последовательное эквивалентное сопротивление, которое называют ESR. Снижение этого показателя привело к тому, что стало возможным использование менее емкостных конденсаторов, а также меньших размеров в тех же условиях. Еще одним существенным плюсом твердотельных конденсаторов стало то, что они менее чувствительны к перепадам температуры. Это преимущество также говорит о том, что продолжительность срока службы такого объекта будет больше примерно в шесть раз, а значит и объект, в котором он установлен, прослужит намного дольше.
Электролитические
В твердотельном электролитическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида металла. Образование данного слоя осуществляется посредством электрохимического способа. Протекание данного процесса осуществляется на обложке из этого же металла.
Вторая обложка у данного конденсатора может быть представлена в виде жидкого или сухого электролита. В обычных электролитических используется жидкий, а в твердотельных — сухой. Для создания металлического электрода в этом типе твердотельных конденсаторов используется такой материал, как тантал или алюминий.
Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.
Асимметричные
Асимметричный конденсатор с твердотельным электролитом — это относительно недавнее изобретение, так как ранее использовались другие устройства. Первым и простейшим конденсатором из этой группы стал Т-образный. В этом объекте пластины располагались в одной плоскости. Последующее развитие асимметричных конденсаторов привело к появлению дискового типа. Состоял он из плоского кольца, а также расположенного внутри него диска. Последующее совершенствование асимметричных конденсаторов привело к еще большему упрощению конструкции, и были получены устройства с двумя электродами. Один из них был представлен в виде тонкого провода, а второй — тонкой пластиной или же тонкой полоской металла. Но стоит заметить, что использование именно этого типа конденсаторов затруднено в связи с применением высоковольтного оборудования.
Маркировка
Существует маркировка твердотельных конденсаторов, которая описывает их характеристики. Наличие данной маркировки поможет понять определенные свойства конденсатора:
- Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
- 1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.
Вздутие конденсатора
Несмотря на то что конденсаторы этого типа довольно устойчивы к поломкам, они все же не вечные, и их также приходится менять. Замена твердотельного конденсатора может понадобиться в нескольких случаях:
- Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
- К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.
Важно отметить, что перегрев этого устройства может произойти как из-за воздействия внешней среды, так и из-за внутренней. К внутреннему воздействию можно отнести неверную установку. Другими словами, если перепутать полярность при монтаже этой детали, то при ее запуске она практически моментально нагревается и, скорее всего, взорвется. Кроме этих причин, возможен также сильный перегрев из-за несоблюдения правил эксплуатации. Это может быть неверный вольтаж, емкость или работа в слишком высокой температурной среде.
Как избежать вздутия и частой замены
Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.
- Первое, что советуют — это использовать только качественные детали.
- Второй совет, который может помочь избежать таких проблем — это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
- Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.
Если вздутие все же произошло, то требуется замена устройства. Главное правило ремонта — это подобрать конденсатор с такой же емкостью. Допускается отклонение данного параметра в большую сторону, но лишь немного. Отклонения в меньшую сторону недопустимы. Те же правила касаются и напряжения объекта. Также стоит добавить, что при замене электролитических конденсаторов на твердотельные можно использовать устройства и с меньшей емкостью. Это возможно из-за меньшего ESR, о котором говорилось ранее. Но перед этим все же стоит посоветоваться со специалистом. Сам же процесс замены заключается в удалении сгоревшей детали посредством пайки и припаивании нового.
Ремонт
Довольно часто приходится проводить профилактический ремонт конденсаторов. Допустим, при разборке компьютера был найден подозрительный конденсатор. Его необходимо проверить и при необходимости заменить. Для замены потребуется паяльник мощностью от 25 до 40 ВТ. Это приборы средней мощности. Их использование обосновано тем, что менее мощные паяльники не смогут отпаять конденсатор, а более мощные слишком большие, и ими неудобно проводить работы.
Лучше всего иметь под рукой паяльник с конической формой жала. Для осуществления ремонта старый конденсатор выпаивают, но делать это необходимо очень осторожно, так как платы, в которых они установлены, чаще всего многослойные — до 5 слоев. Повреждение хотя бы одного из них выведет из строя всю плату, и ремонту она уже не подлежит. После выпаивания старого устройства отверстия для установки пробиваются иглой, лучше всего медицинской, она более тонкая. Припаивание нового объекта лучше всего проводить, используя канифоль.
Полимерные твердотельные конденсаторы
Можно сказать, что все устройства этого типа являются полимерными, так как внутри этого устройства используется твердый полимер вместо жидкого электролита. Применение твердого материала в стандартных твердотельных конденсаторах дало такие преимущества:
- при высоких частотах — низкое эквивалентное сопротивление;
- высокое значение тока пульсации;
- срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
- более стабильная работа при высоких температурных режимах.
Если говорить подробнее, то, к примеру, пониженное ESR — это меньшие затраты энергии, а значит, и меньший нагрев конденсатора при тех же нагрузках. Более высокая степень пульсации тока обеспечивает стабильную работу всей платы в целом. Естественно, что именно замена жидкого электролита на твердый и привела к тому, что срок службы значительно вырос.
Для создания еще одного рабочего места потребовался восстановительный ремонт материнской платы компьютера с поврежденными электролитическими конденсаторами питания процессора. В принципе плата рабочая, но при внутреннем и внешнем перегреве стабильно зависала с характерным слабым химическим запахом электролита конденсаторов. Подтеки электролита хорошо просматривались на треснувших колпачках конденсаторов. Хоть я и дружу с паяльником приступал к ремонту не с полной уверенностью успеха, так как был опыт неудачного восстановления своими руками системной платы с процессором PIII. Неудача возникла прямо на старте — не удалось извлечь электролитические конденсаторы. Мне показалось, что они были просто запрессованы ножками в плату, даже при помощи стоваттного паяльника уже обломанные ножки не извлекались. Но глаза боятся, а руки делают — требовалось заменить 5 конденсаторов номиналом 3300 мкФ на 6,3В. В радиомагазине купил единственные предложенные компьютерные электролиты такого же номинала. Если есть выбор НЕ ПОКУПАЙТЕ конденсаторы с маркировкой GSC, это самые ненадежные конденсаторы. И конечно конденсаторы должны иметь еще маркировку по теплостойкости, например LOW ESR и/или указана рабочая температура 105°С. Размер купленных конденсаторов был несколько крупнее, но габариты платы позволяли их установить. Итак последовательность моих действий.
Как отремонтировать материнскую плату своими руками
1. Если есть возможность снимите с платы все мешающие элементы — память, радиатор процессора. Пользуясь случаем прочистите все закоулки от пыли при помощи кисточки и пылесоса. Перед началом работ желательно одеть одежду из натуральных тканей во избежание образования статики и повреждения платы уже статическим электричеством.
2. Для извлечения конденсаторов потребуется паяльник мощностью 50-60 Вт. Жало паяльника должно быть тонким на конце и хорошо залуженным для быстрого передачи тепла в зону касания.
3. Порядок извлечения конденсаторов следующий. Хорошо разогретым паяльником снизу платы касаемся места припайки ножки конденсатора, расплавляем припой и второй рукой небольшими усилиями пытаемся наклонить конденсатор в сторону второй ножки, в какой-no момент разогрева конденсатор должен поддаться и наклониться с извлечением выпаянной ножки. На всю операцию отводится не больше 5-7 секунд. Далее извлекаем так же вторую ножку. Если это делается впервые, то лучше потренироваться на сломанной плате или компьютерном блоке питания. Здесь опасности две: первая — это при чрезмерном усилии ножка оборвется и вторая — при перегреве может быть повреждена печатная плата, а при ее многослойной конструкции ремонт будет практически не возможен. Трудности обусловлены как мне кажется отводом тепла из зоны пайки многочисленными медными дорожками многослойной конструкции платы. Всегда при работе с компьютерными платами лучше перед самой пайкой временно отключить паяльник от сети, также в целях защиты от статики.
4. Так последовательно извлекаем все поврежденные конденсаторы. Но припаивать сразу новые пока рано.
Поврежденные конденсаторы Новые конденсаторы Извлечение наклоном Поврежденные конденсаторы
5. Для облегчения установки новых конденсаторов сделаем приспособление из швейной иголки и ручки от зубной щетки. Подбираем швейную иглу диаметром чуть больше диаметра ножки нового конденсатора. При помощи зажигалки прогреваем иглу в 20-30мм от острого кончика до красна и остужаем на воздухе. Это позволит нам откусить кусачками кончик иглы без повреждения кусачек. Еще раз прогреваем иглу в месте среза и быстро загоняем нагретый конец в пластмассовую ручку. Игла должна прочно держаться в ручке.
6. Паяльником разогреваем крепежное отверстие, вставляем иглу и вращательно поступательными движениями расширяем отверстие до нужного диаметра. Так обрабатываем все отверстия. Качество работы еще раз проверяем на просвет.
Оснастка иглы Расширяем отверстие Отверстия готовы Проверяем на просвет
7. Теперь требуется подготовить ножки конденсаторов к монтажу. Я рекомендую это сделать так: последовательно по кругу слегка прикусывать кусачками ножку до образования правильного круглого и аккуратного среза. Такая подготовка только облегчит последующий монтаж.
8. Далее соблюдая полярность вставляем конденсаторы в отверстия. Полярность установки отмечена на плате соответствующими обозначениями.
Подготавливаем ножки Ровный срез ножек Обозначение полярности
9. Придерживая конденсатор со стороны платы хорошо разогретым паяльником припаиваем первую ножку конденсатора. Затем с добавлением припоя припаиваем вторую ножку и еще раз с добавлением припоя
Конденсаторы в работе
пропаиваем первую ножку. Так припаиваем все конденсаторы. Излишков припоя на плате быть не должно!
10. Полезно не полениться и проверить места пайки, лучше с увеличительным стеклом, на предмет качества пайки и отсутствие коротких замыканий — тоненький волосок припоя может быть причиной не запуска компьютера.
11. Устанавливаем минимальный набор компонентов на плату для проверки ее работоспособности, если всё работает, то ремонт своими руками удался и плату можно монтировать в корпус.
