Können Sie aus zwei regulären Elektrolytkondensatoren einen unpolaren Elektrolytkondensator herstellen?

Es gab einige Diskussionen zu dieser Frage

• Was sind einige Gründe, Kondensatoren in Reihe zu schalten?
• Was sind einige Gründe, Kondensatoren in Reihe zu schalten?

was ich nicht als endgültig gelöst betrachte:

• "Es stellt sich heraus, dass das, was wie zwei gewöhnliche Elektrolyte aussehen könnte, in der Tat nicht zwei gewöhnliche Elektrolyte sind."
• "Nein, tu das nicht. Es wirkt auch als Kondensator, aber wenn du ein paar Volt durchlässt, wird der Isolator durchgebrannt."
• 'Ein bisschen wie "Sie können kein BJT aus zwei Dioden machen"'
• "Es ist ein Prozess, den ein Bastler nicht machen kann"

Ist eine unpolare (NP) Elektrolytkappe elektrisch identisch mit zwei Elektrolytkappen in umgekehrter Reihe oder nicht? Übersteht es nicht die gleichen Spannungen? Was passiert mit der in Sperrrichtung vorgespannten Kappe, wenn eine große Spannung an die Kombination angelegt wird? Gibt es andere praktische Einschränkungen als die physische Größe? Ist es wichtig, welche Polarität außen ist?

Ich verstehe den Unterschied nicht, aber viele Leute scheinen zu glauben, dass es einen gibt.

Zusammenfassung:

Wie in einem der Kommentare erwähnt, gibt es eine Art elektrochemische Diode:

Der Film ist für freie Elektronen durchlässig, aber für Ionen im wesentlichen undurchlässig, vorausgesetzt, die Temperatur der Zelle ist nicht hoch. Befindet sich das unter dem Film liegende Metall auf einem negativen Potential, stehen an dieser Elektrode freie Elektronen zur Verfügung und der Strom fließt durch den Film der Zelle. Bei umgekehrter Polarität wird der Elektrolyt dem negativen Potential ausgesetzt, aber da sich nur Ionen und keine freien Elektronen im Elektrolyten befinden, wird der Strom blockiert. - Der Elektrolytkondensator von Alexander M. Georgiev

Normalerweise kann ein Kondensator nicht lange in Sperrrichtung vorgespannt werden, da sonst große Ströme fließen und "die Mittelschicht aus dielektrischem Material durch elektrochemische Reduktion zerstören":

Ein Elektrolyt kann für kurze Zeit eine Sperrspannung aushalten, leitet jedoch einen erheblichen Strom und wirkt nicht als sehr guter Kondensator. - Wikipedia: Elektrolytkondensator

Wenn Sie jedoch zwei Stück hintereinander haben, verhindert der in Durchlassrichtung vorgespannte Kondensator, dass ein längerer Gleichstrom fließt.

Funktioniert auch für Tantale :

Bei Schaltungspositionen, bei denen Rückwärtsspannungsausschläge unvermeidbar sind, erzeugen zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren "Rücken an Rücken" ... eine unpolare Kondensatorfunktion ... Dies funktioniert, weil fast die gesamte Schaltungsspannung über dem Kondensator mit Vorwärtsvorspannung abfällt , so dass das in Sperrrichtung vorgespannte Gerät nur eine vernachlässigbare Spannung sieht.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zu festen Tantalkondensatoren :

Die dielektrische Oxidkonstruktion, die in Tantalkondensatoren verwendet wird, weist eine grundlegende gleichgerichtete Eigenschaft auf, die den Stromfluss in einer Richtung blockiert und gleichzeitig einen niederohmigen Pfad in der entgegengesetzten Richtung bietet.

Zusammenfassung:

• Ja "polarisierte" Aluminium "Nasselektrolyt" -Kondensatoren können legitimerweise "Rücken an Rücken" (dh in Reihe mit entgegengesetzten Polaritäten) angeschlossen werden, um einen unpolaren Kondensator zu bilden.

• C1 + C2 sind in Kapazität und Nennspannung immer gleich.
  Ceffective = = C1 / 2 = C2 / 2

• Veffektiv = Vrating von C1 & C2.

• Siehe "Mechanismus" am Ende, um zu erfahren, wie dies (wahrscheinlich) funktioniert.

Dabei wird allgemein davon ausgegangen, dass die beiden Kondensatoren eine identische Kapazität haben.
Der resultierende Kondensator mit der halben Kapazität jedes einzelnen Kondensators.
Wenn z. B. zwei Kondensatoren mit 10 uF in Reihe geschaltet werden, ergibt sich eine Kapazität von 5 uF.

Ich schließe daraus, dass der resultierende Kondensator die gleiche Nennspannung wie die einzelnen Kondensatoren hat. (Ich kann mich irren).

Ich habe diese Methode über viele Jahre bei vielen Gelegenheiten verwendet und, was noch wichtiger ist, die in Anwendungshinweisen einer Reihe von Kondensatorherstellern beschriebene Methode gesehen. Eine solche Referenz finden Sie am Ende.

Um zu verstehen, wie die einzelnen Kondensatoren korrekt aufgeladen werden, müssen entweder die Aussagen des Kondensatorherstellers beachtet werden („wirken, als wären sie von Dioden umgangen worden“) oder zusätzliche Komplexität, ABER es ist einfacher, zu verstehen, wie die Anordnung nach dem Einleiten funktioniert.
Stellen Sie sich zwei aufeinanderfolgende Kappen vor
Wenn nun ein Strom durch die Reihenschaltung geleitet wird, bei dem Cl vollständig aufgeladen und Cr vollständig entladen ist, führt die umgekehrte Polarität von Cr dazu, dass es auf die volle Spannung aufgeladen wird Eine weitere Entladung von Cl, bei der eine falsche Polarität angenommen wird, würde dazu führen, dass Cr über seiner Nennspannung aufgeladen wird.

In Anbetracht dessen können die spezifischen Fragen beantwortet werden:

Was sind einige Gründe, Kondensatoren in Reihe zu schalten?

Kann aus 2 x Polkappen eine bipolare Kappe erstellen.
Der OP kann die Nennspannung verdoppeln, solange die Spannungsverteilung ausgeglichen wird. Manchmal werden Paralleld-Widerstände verwendet, um ein Gleichgewicht zu erreichen.

"Es stellt sich heraus, dass das, was wie zwei gewöhnliche Elektrolyte aussehen könnte, in der Tat nicht zwei gewöhnliche Elektrolyte sind."

Dies kann mit herkömmlicher Elektrolyse erfolgen.

"Nein, tu das nicht. Es wirkt auch als Kondensator, aber wenn du ein paar Volt durchlässt, wird der Isolator durchgebrannt."

Funktioniert in Ordnung, wenn die Bewertungen nicht überschritten werden.

'Ein bisschen wie "Sie können kein BJT aus zwei Dioden machen"'

Der Vergleichsgrund ist angegeben, aber nicht gültig. Jeder Halbkondensator unterliegt weiterhin den gleichen Regeln und Anforderungen wie im Alleingang.

"Es ist ein Prozess, den ein Bastler nicht machen kann"

Bastler können - völlig legitim.

Ist eine unpolare (NP) Elektrolytkappe elektrisch identisch mit zwei Elektrolytkappen in umgekehrter Reihe oder nicht?

Es kann jedoch vorkommen, dass die Hersteller in der Regel eine Fertigungsänderung vornehmen, sodass zwei Anodenfolien vorhanden sind, das Ergebnis jedoch dasselbe ist.

Übersteht es nicht die gleichen Spannungen?

Die Nennspannung entspricht der einer einzelnen Kappe.

Was passiert mit der in Sperrrichtung vorgespannten Kappe, wenn eine große Spannung an die Kombination angelegt wird?

Unter normalen Betriebsbedingungen gibt es KEINE in Rückwärtsrichtung vorgespannte Kappe. Jede Kappe bewältigt einen vollständigen Wechselstromzyklus, wobei effektiv ein halber Zyklus betrachtet wird. Siehe meine Erklärung oben.

Gibt es andere praktische Einschränkungen als die physische Größe?

Keine offensichtliche Einschränkung, die mir einfällt.

Ist es wichtig, welche Polarität außen ist?

Nein. Zeichnen Sie ein Bild von dem, was jede Kappe isoliert sieht, ohne sich darauf zu beziehen, was "außerhalb" ist. Ändern Sie nun ihre Reihenfolge in der Schaltung. Was sie sieht, ist identisch.

Ich verstehe den Unterschied nicht, aber viele Leute scheinen zu glauben, dass es einen gibt.

Du hast Recht. Funktionell sind sie aus Sicht der "Black Box" gleich.

HERSTELLER BEISPIEL:

In diesem Dokument finden Sie Informationen zum Anwendungshandbuch für Aluminium-Elektrolytkondensatoren von Cornell Dubilier, einem kompetenten und angesehenen Kondensatorhersteller (mit 2.183 und 2.184 Jahren).

• Wenn zwei gleichwertige Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit den positiven oder negativen Anschlüssen in Reihe geschaltet werden, ist der resultierende Einzelkondensator ein unpolarer Kondensator mit der Hälfte der Kapazität.

  Die beiden Kondensatoren gleichen die anliegende Spannung aus und verhalten sich so, als wären sie von Dioden umgangen worden.

  Wenn Spannung angelegt wird, erhält der Kondensator mit der richtigen Polarität die volle Spannung.

  Bei nichtpolaren Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Motorstart-Aluminium-Elektrolytkondensatoren ersetzt eine zweite Anodenfolie die Kathodenfolie, um in einem einzigen Fall einen nichtpolaren Kondensator zu erzielen.

Für das Verständnis der Gesamtaktion ist dieser Kommentar ab Seite 2.183 von Bedeutung.

• Während es scheinen mag, dass die Kapazität zwischen den beiden Folien liegt, liegt die Kapazität tatsächlich zwischen der Anodenfolie und dem Elektrolyten.

  Die positive Platte ist die Anodenfolie;

  das Dielektrikum ist das isolierende Aluminiumoxid auf der Anodenfolie;

  Die eigentliche negative Platte ist der leitende, flüssige Elektrolyt und die Kathodenfolie verbindet sich lediglich mit dem Elektrolyten.

  Diese Konstruktion liefert eine kolossale Kapazität, da das Ätzen der Folien die Oberfläche um das 100-fache vergrößern kann und das Aluminiumoxid-Dielektrikum weniger als einen Mikrometer dick ist. Somit hat der resultierende Kondensator eine sehr große Plattenfläche und die Platten sind furchtbar nahe beieinander.

HINZUGEFÜGT:

Ich fühle intuitiv, wie Olin es tut, dass es notwendig sein sollte, ein Mittel zur Aufrechterhaltung der richtigen Polarität bereitzustellen. In der Praxis scheinen die Kondensatoren die Anlauf- "Randbedingung" gut zu erfüllen. Cornell Dubiliers "verhält sich wie eine Diode" muss besser verstanden werden.

MECHANISMUS:

Ich denke, das Folgende beschreibt, wie das System funktioniert.

Wie oben beschrieben, arbeitet das System korrekt, wenn ein Kondensator an einem Ende der Wechselstromwellenform vollständig aufgeladen und der andere vollständig entladen ist, wobei die Ladung in die äußere "Platte" einer Kappe, gegenüber der inneren Platte dieser, geleitet wird Kappe auf die andere Kappe und "aus dem anderen Ende". dh ein Ladungskörper wird zu und von den beiden Kondensatoren übertragen und ermöglicht einen Nettoladungsfluss zu und von der Doppelkappe. Bisher kein Problem.

Ein richtig vorgespannter Kondensator weist eine sehr geringe Leckage auf.
Ein in Sperrrichtung vorgespannter Kondensator weist einen höheren Leckstrom und möglicherweise einen viel höheren auf.
Beim Start wird eine Kappe in jeder Halbwelle in Sperrrichtung vorgespannt, und es fließt ein Leckstrom.
Der Ladungsfluss ist so, dass die Kondensatoren in den richtig ausgeglichenen Zustand gebracht werden.
Dies ist die "Diodenwirkung", auf die Bezug genommen wird - nicht per se eine formale Gleichrichtung, sondern eine Leckage bei falscher Betriebsvorspannung.
Nach einigen Zyklen ist das Gleichgewicht erreicht. Je "undichter" die Kappe in umgekehrter Richtung ist, desto schneller wird das Gleichgewicht hergestellt.
Jegliche Unvollkommenheiten oder Ungleichheiten werden durch diesen Selbsteinstellmechanismus ausgeglichen. Sehr gepflegt.

Ich bin mir bewusst, dass dies schon seit Ewigkeiten erfolgreich ist, aber warum es funktioniert, ist einen Blick wert.

Ich dachte, ich würde eine schnelle Simulation auf der Grundlage der von Russell in seiner Antwort angegebenen Informationen erstellen. Der Hauptpunkt ist der Teil "Handeln, als ob sie von Dioden umgangen worden wären". Es ist eine sehr grobe Annäherung, aber es gibt ein Bild davon, was passieren könnte.

I [D1] und I [D2] repräsentieren den Rückstrom durch die Kappen. Anfänglich wird eine der Kappen kurzzeitig mit einem Rückstrom beaufschlagt, dann wird er für beide minimal. Die I [C1] und I [C2] repräsentieren den Strom durch die Kapazität. Dies entspricht den Erwartungen von 0,5 uF bei 100 Hz. Die kapazitive Reaktanz

So wird der Spitzenstrom sein

Die hellblaue Welle im dritten Diagramm ist die Versorgungsspannung. Die dunkelblauen und grünen Wellen in der dritten Grafik stellen die Spannung dar, die über jedem Kondensator (+ Anschluss in Bezug auf - Anschluss von jedem) gesehen wird.

Wie zu sehen ist, sind beide korrekt polarisiert.

Ja, es ist möglich, zwei polarisierte Kappen zu einer effektiven einzelnen nicht polarisierten Kappe zu kombinieren, jedoch mit einigen Einschränkungen. Jede einzelne Kappe muss nur die Spannungen innerhalb ihrer Spezifikation sehen. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, eine Versorgungsspannung zu haben, die garantiert immer über oder unter jeder Spannung liegt, die an beide Seiten der nicht polarisierten Kappe angelegt wird. Die zwei polarisierten Kappen werden dann Rücken an Rücken angeschlossen und ein hochohmiger Widerstand an die Versorgung angeschlossen:

Es ist zu beachten, dass die Gesamtkapazität die Reihenkombination der beiden Einzelkondensatoren ist, die jeweils die Hälfte beträgt, wenn sie gleich sind. Im obigen Beispiel beträgt die effektive Gesamtkapazität 235 uF.

Der Spannungsbereich jeder Kappe muss ebenfalls sorgfältig berücksichtigt werden. Der schlimmste Fall hängt davon ab, was der externe Stromkreis kann. Angenommen, beide Enden werden auf 10 V gehalten, und das linke Ende fällt plötzlich auf 0 V ab. Das Zentrum wird bei -5 V mit 15 V über der rechten Kappe unmittelbar nach dem Schritt sein. Die Impedanz von 1 MΩ auf dem Signal zur Versorgung muss ebenfalls berücksichtigt werden. R1 muss niedrig genug sein, damit die Leckage durch die Kappen nicht zu viel Spannung hinzufügt, aber ansonsten so hoch wie möglich, um das Signal nicht zu belasten.

Im Allgemeinen sollte diese Art von Trick als letzter Ausweg angesehen werden. Da für Signale üblicherweise Bipolarkondensatoren benötigt werden, kann häufig eine geringere Bipolarkapazität gefordert werden. Mehrschichtkeramikkappen haben sich im letzten Jahrzehnt erheblich weiterentwickelt. Wenn Sie mit 10 uF anstatt mit 100 uF auskommen können, kann wahrscheinlich eine Keramikdose die Arbeit erledigen.

Bitte beachten Sie, dass sich der äquivalente Serienwiderstand (ESR) der in Reihe geschalteten Kondensatoren verdoppelt. Da Komponenten von ihrem idealen Modell abweichen (ein nahezu idealer / realer Kondensator sollte einen unbedeutenden Widerstand und eine geringe Impedanz aufweisen), kann dies unerwünschte Auswirkungen haben (z. B. Rauchentwicklung). Beispielsweise weisen ICs wie LM78xx und LM317 eine schlechte Regelung auf, da durch Filterkondensatoren mit hohem ESR ein Überschwingen verursacht wird

Ich habe einen TTL-Oszillator gebaut, um das zu überprüfen. Die Diskussion ist teilweise richtig.

Wenn das Tastverhältnis nahe bei 50% liegt, verhalten sich die Kondensatoren so, als hätten sie Dioden eingebaut und begrenzen den negativen Spannungshub (in die falsche Richtung). Wenn das Tastverhältnis nicht 50% beträgt (in meinem Fall ungefähr 30%), betrug der negative Spannungshub ungefähr 0 V an einem Kondensator und 1,1 V an dem anderen.

Ich würde Schutzdioden für alle symmetrischen Signalanwendungen mit Ausnahme von Anwendungen mit niedriger Leistung einschließen. Für Leistungsanwendungen könnten Schottky-Dioden eine lohnende Investition sein.

Ja, das ist möglich und sicher, aber ich fürchte, es gibt verschiedene Probleme, wenn Sie einfach den Ratschlägen in einigen Antworten folgen.

Wenn Sie beispielsweise den Mittelpunkt mit einem Widerstand auf das Versorgungspotential vorspannen, können die Kondensatoren dem 1,5-fachen des Versorgungspotentials ausgesetzt sein, selbst wenn die Kondensatoren übereinstimmen. Jede Nichtübereinstimmung würde das mögliche Maximum erhöhen, und je nach Spezifikation könnte die Nichtübereinstimmung erheblich sein: Selbst +/- 20% entsprechen einem Worst-Case-Verhältnis von 1,5: 1.

Eine Verbindung von einer zur anderen, die sich auf die Ionendioden stützt, vermeidet das obige Problem, führt jedoch - zumindest theoretisch - ein anderes ein. Es ist möglich, dass Kondensatoren einen geringen Leckverlust aufweisen, der nicht direkt mit dem beabsichtigten Betrieb zusammenhängt. Dies kann im Laufe der Zeit zu Problemen führen, wenn ein Kondensator undicht ist und der andere nicht. Ich habe keine Kenntnis davon, aber die parallele Verwendung von billigen Kleinsignaldioden sollte mehr als ausreichend sein, um den Effekt zu unterdrücken, da Aluminiumelektrolyte nicht wesentlich unter etwa 1,5 Volt leiten (obwohl ich persönlich lieber aufrechterhalte) höchstens 1 Volt lang). (Als Randnotiz: Abgesehen von zweifelhaften Steckverbindern ist die häufigste Ursache für Geräteausfälle, die ich gesehen habe, die Ableitung von elektrolytischen Leckströmen, die von ihren beabsichtigten Vorspannungsbedingungen abweichen.)

Ein letzter Hinweis zur Sicherheit: Das Erfordernis der Verwendung von Back-to-Back-Vorspannung legt nahe, dass über das Paar ein signifikantes Wechselstromsignal vorhanden ist. Dies impliziert einen Welligkeitsstrom; Achten Sie darauf, dass Sie den Nennwelligkeitsstrom nicht überschreiten, und beachten Sie auch, dass der Nennwelligkeitsstrom von Elektrolytkondensatoren (je nach Typ und Ausführung) frequenzabhängig ist

Die Firma, für die ich gearbeitet habe, baute im Laufe der Jahre Tausende von Instrumenten, bei denen die Gegenelektrolyse zum Einsatz kam. Es gab nie ein Problem.

Dies mag eine äußerst grundlegende Beobachtungsanalyse sein, aber wenn wir eine Sinuswelle betrachten, die durch Null geht, haben wir zwei Hälften, z. Das bedeutet, dass C1 und C2 abwechselnd vorwärts und rückwärts auf ihren Elektrolyten vorgespannt sind. Die Vorwärtsvorspannung beträgt 110 V über die in Vorwärtsrichtung vorgespannte Kappe C1 und dann jeweils über C2 während jeder ihrer positiven Halbwelle (n). Bei vierteljährlichen Zyklen werden die Caps über ihren jeweiligen positiven ersten Vierteljahreszyklus positiv aufgeladen und über den zweiten Vierteljahreszyklus entladen. 110 V laden und entladen abwechselnd einen Kondensator und dann den anderen.

Unter der Annahme, dass 110 V über beide Kondensatoren abfallen, einer in Vorwärtsrichtung und der andere in Rückwärtsrichtung, würde der Abfall über eine Kappe tatsächlich nur 55 V betragen. Vielleicht ist es nicht klug, oder es wird empfohlen, eine elektrolytische Kappe in Sperrrichtung vorzuspannen, aber im beschriebenen Fall beträgt der Betrag der Sperrrichtung nur die Hälfte oder tatsächlich ein Viertel der tatsächlich angelegten Spannung (220). Nach bewährten Methoden erreicht die Verwendung von Kappen, deren Nennwert mindestens doppelt so hoch wie die angelegte Spannung ist und deren Nennwert die Hälfte nicht überschreitet (wobei 1/4 über jede Kappe fällt), anscheinend nicht den Punkt der Zerstörung.

Ich habe es mit vier 30uf Kappen gemacht, alle Negative verbunden. Nehmen Sie zwei Positionen für eine Seite, zwei für die andere. Alle vier Kappen waren 30 & mgr; f bei 150 V. Rechne nach, wie du willst, aber die Lautsprecher haben 33 Jahre lang gut funktioniert, bis ich die Komponenten austauschen musste, nur weil es Zeit war, die Frequenzweichen wieder zu verschließen und die Tieftöner wieder aufzuschäumen.

Denken Sie daran, Q = CV. Wenn Sie zwei Kondensatoren in Reihe geschaltet haben und den Strom durch die Kondensatoren integrieren, wechselt der Q von einem Kondensator zum anderen ... Es ist jedoch möglich, dass die Reihenkombination von zwei Kondensatoren null Volt aufweist, aber immer noch a sehr signifikante, aber gleiche Spannung an jedem Kondensator. zB +10 V + -10 V = 0 V.

Aber warte, es gibt noch eine andere Überlegung. Erinnerst du dich an den Q = CV, den du in deinem ersten Elektronikkurs gelernt hast? Nun, da die Toleranz der Elektrolyse sehr leicht 20 Prozent betragen kann, kann das gleiche Q bei Kondensatoren, die sich in C um 20% ändern, oder mehr, wenn die Toleranzen in entgegengesetzter Richtung liegen, einen sehr großen Unterschied in der Spannungsspitze verursachen Jeder Kondensator wird sehen.

Die Idee, eine Diode über jedem Kondensator zu platzieren, um die Möglichkeit eines nennenswerten Rückstroms auszuschließen, ist eine sehr gute Lösung. Die Spannungen an den Kondensatoren gleichen sich unter Wechselstrombedingungen meist sehr schnell an. Wenn Sie dies tun und sicherstellen, dass Sie bei der Auswahl der maximalen Spannung für die Kondensatoren konservativ sind, haben Sie eine praktikable Lösung.

Das einzige andere Problem, das Sie haben werden, ist, dass Elektrolyte nicht gerne wiederholt vollständig geladen und entladen werden. Die sind viel besser für die Kontrolle der Welligkeit als das Weiterleiten von Wechselstrom - die Kondensatorhersteller geben dies in ihren Anwendungshinweisen an.

Ich sah die Rolle Ihrer eigenen bipolaren Kappe, die aus zwei hintereinander angeordneten gleichwertigen Elektros mit den umgekehrten Dioden über ihnen bestand. Dies war 1988, als ich frisch von der Uni war. Ich mochte sie zu der Zeit nicht und schwor Das Broadcast-Audioprodukt, das sie verwendete, wurde in Hunderten hergestellt und ist nicht gescheitert, so dass mein Chef mich nicht dazu brachte, es neu zu entwerfen. Die Zuverlässigkeit war also in dieser Anwendung mit geringer Restwelligkeit in Ordnung Ich habe die oben genannten Kappen auf dem AUDIO PRECISION-Testgerät getestet, das zu der Zeit die Bienenknie betraf. Keiner von uns konnte Verzerrungen feststellen, die von den Kappen herrührten. Dies war nicht das, was ich erwartet hatte oder was andere, die die Tests beobachteten, erwarteten In Crossover-Netzwerken mit Lautsprechern werden häufig bipolare eltec-Kappen verwendet, die bekanntermaßen versagen und den Hochtöner entfernen.In den seltenen Fällen, in denen ich einen Hochtöner ersetze, verwerfe ich den bipolaren Elektro und ersetze ihn durch einen Metallfilm.