Conseils

Les acteurs industriels utilisent le condensateur chimique dans différents cas spécifiques et particulièrement pour obtenir une grande résistance sans avoir la nécessité d'une capacité de stockage importante, et pour les applications en basse fréquence. Le mode de fabrication d'un condensateur chimique est différent d'un autre modèle de condensateur usuel. 

Ce texte a été traduit par une machine.

    

Condensateurs électrolytiques : indispensables dans l'électronique

Technique intelligente emballée de manière compacte : les condensateurs électrolytiques ne sont pas seulement nécessaires dans l'industrie et dans le secteur de l'électronique en nombre de pièces élevé. Même pour les ventilateurs électroniques et les bastlers amateurs, les différents types de condensat sont des éléments indispensables de leur équipement électronique de base.

  • QU'est-ce qu'un condensateur électrolytique ?

  • Comment un condensateur électrolytique est-il construit ?

  • Quels sont les types de condensateurs électrolytiques ?

  • Schéma de remplacement d'un condensateur électrolytique en aluminium

  • Domaines d'application intéressants

  • FAQ : les questions les plus fréquentes sur les condensateurs électrolytiques

  • En résumé : Comment acheter le bon modèle

  

 

QU'est-ce qu'un condensateur électrolytique ?

Un condensateur se compose de deux plaques conductrices qui sont à faible distance. Une plaque est appelée anode et l'autre plaque est appelée cathode. Afin que les deux plaques ne soient pas en contact les unes avec les autres, elles sont isolées électriquement les unes des autres par le diélectrique.

Lorsque des capacités de condensateur élevées sont requises, les électroniciens peuvent souvent accéder aux condensateurs électrolytiques, en bref : Elko.

Un condensateur Elko est un condensateur dont l'anode est constituée d'un métal sur lequel une fine couche d'oxyde isolant électriquement a été appliquée. Cette couche forme le diélectrique du condensateur. La cathode de l'Elko est composée d'un électrolyte (liquide ou solide) qui entoure l'anode.

La capacité des condensateurs électrolytiques est généralement exprimée en μF (microfarad). Comme pour le condensateur de panneau, la capacité est déterminée par la géométrie de la surface de l'anode et par l'épaisseur de la couche d'oxyde et donc par la distance entre les plaques.
 

Symboles de commutation

Le symbole de commutation d'un elko

La capacité d'un Elko dépend de la fréquence . Comme il ne peut pas être mesuré efficacement en tension continue, il est mesuré par défaut avec une tension alternative de 0,5 V et une fréquence de 100/120 Hz à température ambiante. La valeur de capacité ainsi mesurée est d'environ 10 pour cent inférieure à la valeur correspondant à la charge enregistrée.

 

Comment un condensateur électrolytique est-il construit ?

La conception d'un condensateur électrolytique est plus simple à mettre en évidence à l'aide d'un condensateur électrolytique en aluminium.

Le film d'anode enroulé avec la couche diélectrique (3) est enroulé entre un matériau absorbant (p. ex. papier) pour l'étaille de la surface. Le papier (2) absorbe plus tard l'électrolyte liquide et assure un contact à grande échelle avec le film d'anode . Le contact à l'électrolyte prend également en charge un film d'aluminium (1) qui sert ensuite de connexion à la cathode. Les bandes de contact des deux films sont guidées vers l'extérieur via les fils de raccordement (4).

Le rouleau prêt à l'emploi est trempé dans l'électrolyte et monté dans une tasse. Un bouchon en caoutchouc par lequel les fils de raccordement sont guidés ferme la tasse.

Condensateur électrolytique

Afin de maximiser son effet, l'électrolyte doit couvrir la surface de l'anode de la manière la plus complète possible. Pour cette raison, les électrolytes solides sont d'abord introduits sous forme liquide et ensuite solidifiés

La couche d'oxyde extrêmement fine mais extrêmement résistante à la tension (environ 10 à 9 m/V) est particulièrement spéciale pour les condensateurs électrolytiques. Avec la structure d'anode rugueuse (c'est-à-dire une grande surface d'anode), l'Elko a une capacité relativement élevée par rapport aux autres formes de condensateur. Cependant, leur capacité est nettement inférieure à celle des super condensateurs électrochimiques.

Presque tous les condensateurs électrolytiques sont polaires, c'est-à-dire qu'ils doivent être correctement polis et ne doivent être utilisés qu'avec une tension continue. L'anode est toujours la borne positive. Un polissage incorrect ou des tensions trop élevées peuvent détruire le diélectrique de l'Elko. Les condensateurs électrolytiques en aluminium peuvent alors exploser et les condensateurs tantale peuvent prendre feu. Pour cette raison, il faut toujours veiller au polissage correct des condensateurs.

Pour minimiser le risque de fausse polarité, un marquage de polarité est imprimé sur tous les elko.

Condensateur à tantale

Pour les condensateurs tantale en forme de goutte, un petit signe plus est imprimé sur le connecteur plus.

Condensateur négatif

Pour les condensateurs axial/radial et Snap-in, une barre ou un anneau caractérise le connecteur négatif .

Condensateur électrolytique en aluminium

Pour les condensateurs électrolytiques en aluminium CMS, la barre indique le connecteur négatif .

Condensateur tantale CMS

Pour les condensateurs CMS tantale, la barre marque le connecteur plus .

En outre, pour les condensateurs câblés, le connecteur plus est généralement conçu avec un fil de raccordement légèrement plus long.

Condensateur électrolytique biopolaire

Les condensateurs électrolytiques bipolaires sont utilisés dans les enceintes avec câble de fréquence. Ces condensateurs sont conçus de manière à ce que la tension appliquée puisse être inversée sans endommager les condensateurs.

Ainsi, si l'on considère plus en détails le tenseur de fréquence, il est possible que les condensateurs électrolytiques utilisés ne soient pas identifiés par une indication de polarité. Une fausse polarité est donc exclue.

Important :
en cas d'endommagement, il ne faut pas utiliser de condensateurs multipolaires au lieu de condensateurs électrolytiques.

 

Quels sont les types de condensateurs électrolytiques ?

Selon le matériau d'anode utilisé (ou son oxyde comme diélectrique), il existe trois groupes principaux d'Elko.

Matériau de l'anode Aluminium Tantale Niobium
Plage de capacité 0,1 - 2 700 000 μF 0,1 - 15 000 μF 1 - 1500 μF
tension nominale 2,0 - 630 V. 2,5 - 150 V. 2,5 - 10 V.
Propriétés Grande variété de construction; particulièrement bon marché Capacité maximale par surface de base ;
principalement en forme de CMS
Similaire à Tantal-Elko, mais très cher ;
principalement pour les applications militaires

Les propriétés de la couche d'oxyde sur l'anode déterminent la résistance à la tension d'un elko. La tension nominale est la tension que l'Elko peut maintenir en permanence, sans aucune perforation. La résistance à la tension de la couche d'oxyde (c'est-à-dire la tension à laquelle il y a un passage) diminue à mesure que la température augmente. Avec Elko, il est possible de réaliser des tensions nominales beaucoup plus petites qu'avec des condensateurs en film ou en céramique. Cela en fait un bon choix pour les circuits modernes à forte densité de composants.

Notre conseil pratique

Si vous utilisez votre condensateur électrolytique en permanence en dessous de la tension nominale spécifiée, cela aura un effet positif sur sa durée de vie ou le taux de panne prévu.

    

Les données suivantes sont généralement imprimées sur les condensateurs électrolytiques, les quatre premières données étant presque toujours disponibles :

  • Polarité (importante car en cas de polarité erronée, les condensateurs sont détruits)
  • Capacité nominale ou valeur de capacité (éventuellement avec tolérance)
  • Tension nominale (tension continue maximale admissible)
  • Plage de température nominale
  • Logo du fabricant
  • Désignation de la série de construction

Le pas RM pour les condensateurs électrolytiques à fil radial correspond à la distance des fils de raccordement.

La valeur de capacité imprimée sur un condensateur électrolytique est une valeur estimée qui ne correspond qu'à une tolérance élevée. Les valeurs de tolérance d'Elko sont donc très élevées.

Pour les modèles de petite taille, la capacité et la tolérance sont indiquées selon IEC/DIN en 60062 avec des marquages courts :
 

  • Μ85 = 0,85 μF ou 8μ5 = 8,5 μF ou 85µ = 85 μF
  • Dans une autre notation courte, les deux premiers chiffres indiquent la valeur en pikofarad, le troisième chiffre indique l'exposant aux orteils. Le chiffre 384 signifie donc 38∙104 pF = 0,38 μF.
  • La tolérance est indiquée par une lettre : K = ± 10 % (pour les condensateurs au tantale), M = ± 20 %
     

Elko existe avec différentes possibilités de raccordement :

Les Elko CMS/SMT sont placés directement sur la carte.

Condensateur électrolytique à fil axial

Un élans avec un fil axial .

Condensateur électrolytique à fil radial

Un condensateur électrolytique avec un câblage radial .

Condensateur électrolytique avec dispositif à clipser

Elko avec dispositif à clipser pour l'installation.

Condensateur électrolytique avec raccord à vis

Un condensateur électrolytique avec raccord à vis.

Une particularité d'Elko est qu'ils sont traversés par un courant de fuite (Leaked) lorsque vous appliquez une tension continue avec la polarité correcte. La cause du courant de fuite est due à des impuretés et à des dommages mécaniques du diélectrique. Le courant de fuite dépend de la capacité, de la tension, de la température et du temps et est également influencé par les matériaux utilisés. Il est généralement indiqué par le produit C R ∙ U R de la capacité nominale et de la tension nominale.

Bien que le courant de fuite d'Elko moderne soit assez faible, ils sont nettement plus élevés que pour d'autres formes de condensateur. C'est pourquoi Elko ne convient pas pour les circuits avec lesquels des mesures précises du temps sont effectuées ou pour stabiliser des sources de tension à haute impédance.

 

Schéma de remplacement d'un condensateur électrolytique en aluminium

Dans le cas d'un condensateur électrolytique en aluminium, les « plaques » sont placées dans un récipient en aluminium sous la forme d'un bobinage imprégné d'électrolyte et sont ensuite fermées par un bouchon en caoutchouc. En raison de cette construction, il est possible d'obtenir le schéma de remplacement suivant :
 

Parallèlement à un condensateur idéal (C), vous devez vous présenter une résistance très élevée (RLeak) sur laquelle le courant de fuite s'écoule. La résistance RESR (EQUIVALENT Series Resistance = résistance de série correspondante) représente la résistance de perte interne du condensateur. Il est influencé par la construction, par le contact, par le matériau utilisé et, en fin de compte, par la conductivité de l'électrolyte (cathode). Pour certaines applications, par exemple dans les circuits d'alimentation, il est nécessaire que les condensateurs électrolytiques utilisés présentent une faible résistance à la perte. Dans ce cas, des condensateurs ESR bas spéciaux sont utilisés.
 

RESR

Cependant, en raison de la structure enroulée d'un condensateur électrolytique en aluminium, une certaine inductance de série LESL (inductance équivalente = inductance de série correspondante) est également obtenue, qui est commutée en série vers le condensateur. En raison d'un contact multiple des feuilles d'aluminium, on essaie de minimiser cette inductance indésirable. Pour cette raison, les condensateurs électrolytiques en aluminium ne sont pas adaptés aux applications à haute fréquence.

 

Domaines d'application intéressants

Grâce à leur grande capacité, les condensateurs électrolytiques sont particulièrement adaptés
 

  • Pour découpler des fréquences indésirables (jusqu'à quelques mégahertz)
  • Pour l'appairage et le découplage de signaux de tension alternative (level Shifting)
  • Pour lisser les tensions redressées dans les blocs d'alimentation
  • Pour le tampon des tensions d'alimentation en cas de pics de charge soudains (condensateur de support)
  • En tant que stockage d'énergie ou d'électricité (par exemple dans des alimentations sans coupure)
     

La grande capacité entraîne également une faible résistance à blanc pour les tensions alternatives. C'est pourquoi Elko est également adapté comme élément de couplage pour les signaux basse fréquence.

 

FAQ : les questions les plus fréquentes sur les condensateurs électrolytiques

Quelle est la différence entre les Elko CMS et SMT ?

Il n'y a pas de différence entre ces deux types d'Elko. SMD signifie « surface mount device » (composant monté en surface en allemand). La technique utilisée pour le montage du composant s'appelle « surface mounting technology » ou court SMT (montage en surface). SMD fait donc référence à une propriété du condensateur, alors que SMT fait référence à la technologie sous-jacente.

QU'est-ce qu'un condensateur électrolytique polymère ?

Dans les condensateurs électrolytiques polymère, les polymères conducteurs dont la conductivité est proche de celle des métaux servent d'électrolytes. Grâce à ces Elko de pointe, vous pourrez réaliser des dimensions encore plus petites et des pertes résistive internes encore plus faibles ou des inducteurs internes.

 

Conclusion : comment acheter le bon Elko

Si vous avez suffisamment d'espace pour votre circuit et/ou si vous avez besoin de tensions supérieures à 50 V, n'utilisez pas un condensateur électrolytique en aluminium. Ces composants sont utilisés dans d'innombrables composants électroniques. Les elos tantale et niobium sont en jeu si vous avez peu de place, par exemple dans des appareils électriques très plats. De plus, ces élans fonctionnent de manière extrêmement stable sur une très large plage de températures. Ainsi, si vous réfléchissiez aux applications militaires et spatiales, vous serez à la bonne adresse pour les Elko tantal et Niob.

 
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