¿Se puede hacer un condensador electrolítico no polar con dos condensadores electrolíticos regulares?

Hubo alguna discusión sobre esta cuestión

• ¿Cuáles son algunas razones para conectar condensadores en serie?
• ¿Cuáles son algunas razones para conectar condensadores en serie?

que no veo como resuelto de manera concluyente:

• "Resulta que lo que podría PARECER como dos electrolíticos comunes no son, de hecho, dos electrolíticos comunes".
• "No, no hagas esto. También actuará como un condensador, pero una vez que pases unos pocos voltios, se apagará el aislante".
• 'Algo así como "no puedes hacer un BJT con dos diodos"
• "Es un proceso que un manipulador no puede hacer"

Entonces, ¿es una tapa electrolítica no polar (NP) eléctricamente idéntica a dos tapas electrolíticas en serie inversa, o no? ¿No sobrevive a los mismos voltajes? ¿Qué sucede con la tapa con polarización inversa cuando se coloca un voltaje grande en la combinación? ¿Existen otras limitaciones prácticas además del tamaño físico? ¿Importa qué polaridad hay en el exterior?

No veo cuál es la diferencia, pero mucha gente parece pensar que hay una.

Resumen:

Como se publicó en uno de los comentarios, hay una especie de diodo electroquímico:

La película es permeable a los electrones libres pero sustancialmente impermeable a los iones, siempre que la temperatura de la celda no sea alta. Cuando el metal subyacente a la película tiene un potencial negativo, los electrones libres están disponibles en este electrodo y la corriente fluye a través de la película de la celda. Con la polaridad invertida, el electrolito está sujeto al potencial negativo, pero como solo hay iones y no hay electrones libres en el electrolito, la corriente está bloqueada. - El condensador electrolítico de Alexander M. Georgiev

Normalmente, un condensador no puede ser polarizado en sentido inverso por mucho tiempo, o grandes corrientes fluirán y "destruirán la capa central de material dieléctrico mediante reducción electroquímica":

Un electrolítico puede soportar una polarización inversa durante un período corto, pero conducirá una corriente significativa y no actuará como un muy buen condensador. - Wikipedia: condensador electrolítico

Sin embargo, cuando tiene dos consecutivos, el condensador polarizado hacia adelante evita que fluya una corriente continua prolongada.

También funciona para los tantalios :

Para las posiciones de circuito cuando las excursiones de voltaje inverso son inevitables, dos condensadores similares en serie conectados "de atrás hacia atrás" ... crearán una función de condensador no polar ... Esto funciona porque casi todo el voltaje del circuito se cae a través del condensador polarizado hacia adelante , por lo que el dispositivo con polarización inversa solo ve un voltaje insignificante.

Condensadores de tantalio sólido Preguntas frecuentes (FAQ) :

La construcción dieléctrica de óxido que se utiliza en los condensadores de tantalio tiene una propiedad básica rectificada que bloquea el flujo de corriente en una dirección y al mismo tiempo ofrece una ruta de baja resistencia en la dirección opuesta.

Resumen:

• Sí, los condensadores "electrolíticos húmedos" de aluminio "polarizados" se pueden conectar legítimamente "uno al lado del otro" (es decir, en serie con polaridades opuestas) para formar un condensador no polar.

• C1 + C2 son siempre iguales en capacidad y voltaje nominal
  Ceffectivo = = C1 / 2 = C2 / 2

• Veffectivo = clasificación de C1 y C2

• Vea "Mecanismo" al final para ver cómo funciona (probablemente).

Se asume universalmente que los dos condensadores tienen una capacidad idéntica cuando se hace esto.
El condensador resultante con la mitad de la capacidad de cada condensador individual.
por ejemplo, si dos condensadores de 10 uF se colocan en serie, la capacitancia resultante será de 5 uF.

Concluyo que el condensador resultante tendrá la misma clasificación de voltaje que los condensadores individuales. (Puedo estar equivocado).

He visto este método utilizado en muchas ocasiones durante muchos años y, lo que es más importante, he visto el método descrito en las notas de aplicación de varios fabricantes de condensadores. Ver al final para una de esas referencias.

Comprender cómo los condensadores individuales se cargan correctamente requiere fe en las declaraciones de los fabricantes de condensadores ("actuar como si hubieran sido desviados por diodos" o complejidad adicional PERO comprender cómo funciona la disposición una vez iniciado es más fácil.
Imagine dos tapas consecutivas con Cl completamente cargado y Cr completamente descargado.
Si ahora se pasa una corriente a través de la disposición en serie de manera que Cl luego se descargue a carga cero, entonces la polaridad invertida de Cr hará que se cargue a voltaje completo. Intenta aplicar corriente adicional y descargue más Cl por lo que supone que una polaridad incorrecta conduciría a que Cr se cargue por encima de su voltaje nominal, es decir, podría intentarse PERO estaría fuera de las especificaciones para ambos dispositivos.

Dado lo anterior, las preguntas específicas pueden ser respondidas:

¿Cuáles son algunas razones para conectar condensadores en serie?

Puede crear una tapa bipolar a partir de 2 x tapas polares.
O puede duplicar el voltaje nominal siempre que se tenga cuidado de equilibrar la distribución del voltaje. Las resistencias paralelas a veces se usan para ayudar a lograr el equilibrio.

"Resulta que lo que podría PARECER como dos electrolíticos comunes no son, de hecho, dos electrolíticos comunes".

Esto se puede hacer con electrolíticos ordinarios.

"No, no hagas esto. También actuará como un condensador, pero una vez que pases unos pocos voltios, se apagará el aislante".

Funciona bien si no se exceden las clasificaciones.

'Algo así como "no puedes hacer un BJT con dos diodos"

Se observa la razón de la comparación, pero no es válida. Cada medio condensador todavía está sujeto a las mismas reglas y demandas que cuando está solo.

"Es un proceso que un manipulador no puede hacer"

Tinkerer puede - completamente legítimo.

Entonces, ¿es una tapa electrolítica no polar (NP) eléctricamente idéntica a dos tapas electrolíticas en serie inversa, o no?

Puede ser, pero los fabricantes suelen hacer un cambio de fabricación para que haya dos láminas Anode PERO el resultado es el mismo.

¿No sobrevive a los mismos voltajes?

La clasificación de voltaje es la de una sola tapa.

¿Qué sucede con la tapa con polarización inversa cuando se coloca un voltaje grande en la combinación?

En condiciones normales de funcionamiento NO hay una tapa con polarización inversa. Cada tapa maneja un ciclo completo de AC completo, efectivamente viendo medio ciclo. Vea mi explicación arriba.

¿Existen otras limitaciones prácticas además del tamaño físico?

No hay una limitación obvia que se me ocurra.

¿Importa qué polaridad hay en el exterior?

No. Dibuje lo que cada gorra ve de forma aislada sin referencia a lo que está "fuera de ella". Ahora cambie su orden en el circuito. Lo que ven es idéntico.

No veo cuál es la diferencia, pero mucha gente parece pensar que hay una.

Estás en lo correcto. Funcionalmente desde un punto de vista de "caja negra" son iguales.

EJEMPLO DEL FABRICANTE:

En este documento Guía de aplicación, condensadores electrolíticos de aluminio de Cornell Dubilier, un fabricante de condensadores competente y respetado que dice (a partir de los 2.183 y 2.184 años)

• Si dos condensadores electrolíticos de aluminio del mismo valor están conectados en serie, uno contra el otro con los terminales positivos o los terminales negativos conectados, el condensador único resultante es un condensador no polar con la mitad de la capacidad.

  Los dos condensadores rectifican el voltaje aplicado y actúan como si hubieran sido puenteados por diodos.

  Cuando se aplica voltaje, el capacitor de polaridad correcta obtiene el voltaje completo.

  En los condensadores electrolíticos de aluminio no polares y en los condensadores electrolíticos de aluminio de arranque del motor, una segunda lámina anódica sustituye a la lámina catódica para lograr un condensador no polar en un solo caso.

Es relevante para comprender la acción general este comentario de la página 2.183.

• Si bien puede parecer que la capacitancia está entre las dos láminas, en realidad la capacitancia está entre la lámina anódica y el electrolito.

  La placa positiva es la lámina anódica;

  el dieléctrico es el óxido de aluminio aislante en la lámina anódica;

  la verdadera placa negativa es el electrolito líquido conductor y la lámina del cátodo simplemente se conecta al electrolito.

  Esta construcción ofrece una capacidad colosal porque el grabado de las láminas puede aumentar el área de la superficie más de 100 veces y el dieléctrico de óxido de aluminio tiene menos de un micrómetro de espesor. Por lo tanto, el condensador resultante tiene un área de placa muy grande y las placas están muy juntas.

ADICIONAL:

Intuitivamente siento, como lo hace Olin, que debería ser necesario proporcionar un medio para mantener la polaridad correcta. En la práctica, parece que los condensadores hacen un buen trabajo al acomodar la "condición límite" de inicio. Cornell Dubiliers "actúa como un diodo" necesita una mejor comprensión.

MECANISMO:

Creo que lo siguiente describe cómo funciona el sistema.

Como describí anteriormente, una vez que un condensador está completamente cargado en un extremo de la forma de onda de CA y el otro está completamente descargado, el sistema funcionará correctamente, con la carga pasando a la "placa" exterior de una tapa, frente a la placa interior de ese gorra a la otra gorra y "por el otro extremo". es decir, un cuerpo de carga se transfiere hacia y desde los dos condensadores y permite el flujo de carga neta hacia y desde la doble tapa. No hay problema hasta ahora.

Un condensador correctamente polarizado tiene una fuga muy baja.
Un condensador con polarización inversa tiene una mayor fuga y posiblemente mucho más.
Al inicio, una tapa se polariza inversamente en cada medio ciclo y la corriente de fuga fluye.
El flujo de carga es tal que conduce los condensadores hacia la condición adecuadamente equilibrada.
Esta es la "acción del diodo" mencionada, no una rectificación formal por ejemplo, sino una fuga bajo un sesgo de funcionamiento incorrecto.
Después de varios ciclos se logrará el equilibrio. Cuanto más "permeable" sea la tapa en la dirección inversa, se logrará un equilibrio más rápido.
Cualquier imperfección o desigualdad será compensada por este mecanismo de ajuste automático. Muy aseado.

Soy consciente de que esto se ha hecho con éxito durante años, pero vale la pena analizar por qué funciona.

Pensé que establecería una simulación rápida basada en la información dada por Russell en su respuesta. El punto principal es la parte de "actuar como si hubieran sido desviados por diodos". Es una aproximación muy aproximada, pero da una idea de lo que podría estar sucediendo.

I [D1] e I [D2] representan la corriente inversa a través de las tapas. Inicialmente, una de las tapas recibe un breve aumento de corriente inversa, luego se vuelve mínima para ambas. I [C1] e I [C2] representan la corriente a través de la capacitancia. Esto cumple con las expectativas de un límite de 0.5uF a 100Hz. La reactancia capacitiva

Entonces el pico de corriente será

La onda azul clara en el tercer gráfico es la tensión de alimentación. Las ondas azul oscuro y verde en el tercer gráfico representan el voltaje visto a través de cada condensador (terminal + con respecto al terminal - de cada uno)

Como se puede ver, ambos están correctamente polarizados.

Sí, es posible combinar dos tapas polarizadas en una única tapa efectiva no polarizada, pero con algunas restricciones. Cada límite individual todavía necesita ver solo los voltajes dentro de sus especificaciones. La forma más fácil de hacer esto es tener un voltaje de suministro que esté garantizado siempre por encima o por debajo de cualquier voltaje aplicado a ambos lados de la tapa no polarizada. Las dos tapas polarizadas se conectan una detrás de la otra y una resistencia de alto valor se conecta a la fuente:

Tenga en cuenta que la capacitancia total es la combinación en serie de los dos capacitores individuales, que es la mitad de cada uno si son iguales. En el ejemplo anterior, la capacitancia efectiva total es de 235 uF.

El rango de voltaje de cada tapa también debe considerarse cuidadosamente. El peor de los casos depende de lo que pueda hacer el circuito externo. Por ejemplo, supongamos que ambos extremos se mantienen a 10V, luego el extremo izquierdo cayó repentinamente a 0V. El centro estará a -5V con 15V en la tapa derecha inmediatamente después del paso. También se debe considerar la impedancia de 1 MΩ en la señal a la fuente. R1 debe ser lo suficientemente bajo para que las fugas a través de las tapas no agreguen demasiado voltaje, pero por lo demás lo más alto posible para no cargar la señal.

En general, este tipo de truco debería considerarse un último recurso. Dado que los condensadores bipolares generalmente se necesitan para las señales, a menudo se puede organizar para requerir una capacidad bipolar más baja. Las tapas de cerámica multicapa han avanzado significativamente en la última década. Si puede conformarse con 10 uF en lugar de 100s de uF, una lata de cerámica probablemente pueda hacer el trabajo.

Tenga en cuenta que la resistencia en serie equivalente (ESR) de los condensadores emparejados en serie se duplica. Como el caso de los componentes que se alejan de su modelo ideal (un condensador cercano al ideal / mundo real debería tener resistencia e impedancia insignificantes), puede tener efectos no deseados (es decir, liberación de humo). Por ejemplo, los circuitos integrados como LM78xx y LM317 tendrán una regulación deficiente debido al sonido introducido por los condensadores de filtro de alta ESR

Construí un oscilador TTL para verificar. La discusión es en parte correcta.

Si el ciclo de trabajo es cercano al 50%, entonces los condensadores actúan como si tuvieran diodos incorporados y limitan la excursión de voltaje negativo (dirección incorrecta). Si el ciclo de trabajo no es del 50% (en mi caso, alrededor del 30%), la excursión de voltaje negativo fue de aproximadamente 0 V en un condensador y 1.1 V en el otro.

Incluiría diodos de protección en todas las aplicaciones de señales simétricas de baja potencia. Para aplicaciones de energía, los diodos Schottky podrían ser una inversión que valga la pena.

Sí, se puede hacer de forma segura, pero me temo que hay varios problemas si simplemente sigue el consejo de algunas de las respuestas.

Por ejemplo, si sesga resistivamente el punto medio al potencial de suministro, los condensadores podrían estar expuestos a 1,5 veces el potencial de suministro, incluso si los condensadores coinciden. Cualquier desajuste aumentaría el máximo posible, y dependiendo de la especificación, el desajuste podría ser sustancial: incluso +/- 20% representa una relación en el peor de los casos de 1.5: 1).

La conexión consecutiva que depende de los diodos iónicos evita el problema anterior, pero introduce uno diferente, al menos en teoría. Es posible que los condensadores tengan fugas de bajo nivel que no estén directamente asociadas con la operación prevista; Esto podría ocasionar problemas con el tiempo si un condensador tiene fugas y el otro no. No tengo conocimiento de que esto suceda, pero la aplicación de diodos baratos de pequeña señal en paralelo debería ser más que adecuado para suprimir el efecto, ya que los electrolíticos de aluminio no conducen significativamente por debajo de aproximadamente 1,5 voltios (aunque personalmente prefiero mantener a lo sumo 1 voltio a largo plazo). (Como nota al margen: aparte de los conectores poco fiables, la causa más común de fallas en el equipo que he visto se debe a que los circuitos de rebase de fuga electrolítica se alejan de sus condiciones de polarización previstas, por lo tanto,

Una nota final sobre seguridad: el requisito de utilizar sesgos consecutivos sugiere que hay una señal de CA significativa en todo el par. Esto implica corriente de ondulación; asegúrese de no exceder la clasificación de corriente de ondulación, y también tenga en cuenta que (según el tipo y el diseño) la clasificación de corriente de ondulación de los condensadores electrolíticos depende de la frecuencia

La compañía para la que trabajé construyó miles de instrumentos a lo largo de los años que usaban electrolíticos consecutivos. Nunca hubo un problema.

Esto puede parecer un análisis de observación extremadamente básico, pero al observar una onda sinusoidal a medida que cruza cero tenemos dos mitades, por ejemplo, una onda de 110 VCA es 220 V desde picos (+) a (-). Eso significa que C1 y C2 son alternativamente sesgados hacia adelante y hacia atrás a su electrolito. El voltaje de polarización directa es 110V a través de la tapa C1 polarizada hacia adelante, y luego a través de C2 respectivamente durante cada uno de sus semiciclo (s) positivo (s). En cuanto a los ciclos de un cuarto, las tapas se cargan positivamente durante su respectivo ciclo positivo del primer trimestre y se descargan durante el ciclo del segundo trimestre. 110V carga y descarga un condensador, y luego el otro, alternativamente.

Pero suponiendo que se hayan caído 110 V a través de ambos condensadores, uno hacia adelante y el otro con polarización inversa, la caída en cualquier límite en realidad solo sería de 55 V. Tal vez no sea inteligente, o se recomienda invertir la polarización de una tapa electrolítica, pero en el caso descrito, la cantidad de polarización inversa es solo la mitad, o en realidad una cuarta parte del voltaje real aplicado (220). Siguiendo las mejores prácticas, el uso de tapas clasificadas al menos dos veces el voltaje aplicado y nunca excediendo la mitad de esa clasificación, (1/4 cayendo sobre cada tapa) aparentemente no alcanza el punto de destrucción.

Lo hice con cuatro caps 30uf, todos negs conectados. Tome dos pos para un lado, dos para el otro. Las cuatro tapas tenían 30 uf a 150V. Haz los cálculos como quieras, pero los altavoces funcionaron bien durante 33 años hasta que tuve que cambiar los componentes simplemente porque era hora de volver a tapar los crossovers y volver a hacer espuma en los woofers.

Recuerde, Q = CV. Si tiene dos condensadores en serie e integra la corriente a través de los condensadores, la Q alternará de un condensador a otro ... Sin embargo, es posible tener cero voltios en la combinación en serie de dos condensadores, pero aún así tener un Tensión muy significativa, pero igual, en cada condensador. por ejemplo, + 10v + -10v = 0v.

Pero espera, todavía hay otra consideración. ¿Recuerdas el Q = CV que aprendiste en tu primera clase de electrónica? Bueno, dado que la tolerancia de los electrolíticos puede ser fácilmente del 20 por ciento, entonces la misma Q en los condensadores que varían en C en un 20%, o más si las tolerancias están en la dirección opuesta, puede causar una diferencia muy grande en el pico de voltaje que Cada condensador verá.

La idea de colocar un diodo a través de cada condensador para eliminar la posibilidad de una corriente inversa apreciable es una muy buena solución. Los voltajes en los condensadores se igualarán, principalmente, muy rápidamente en condiciones de CA. Al hacer esto, y asegurándose de ser conservador al seleccionar el voltaje máximo para los condensadores, tendrá una solución viable.

El único otro problema que tendrá es que a los electrolíticos no les gusta que se carguen y descarguen completamente de forma repetitiva. Son mucho mejores para controlar la ondulación que pasar CA: los fabricantes de condensadores lo afirman en sus notas de aplicación.

Vi el rollo de su propia tapa bipolar hecha de dos electrodos consecutivos del mismo valor con los diodos inversos a través de ellos. Esto fue en 1988, cuando estaba recién salido de la Uni. No me gustaban en ese momento y prometí no hacer esto en nada nuevo. El producto de transmisión de audio que los usó fue fabricado en cientos y no falló, por lo que mi jefe no me hizo rediseñarlo. Por lo tanto, la confiabilidad estaba bien en esta aplicación de baja ondulación actual. Lo que hice fue probar las tapas mencionadas anteriormente en el conjunto de prueba AUDIO PRECISION que estaba en el momento en que las abejas se arrodillaron. Ninguno de nosotros pudo encontrar ninguna distorsión proveniente de las tapas. Por otro lado, las redes cruzadas de altavoces a menudo usan tapas bipolares eltec que se sabe que fallan y eliminan el tweeter.En las raras ocasiones en que reemplazo el tweeter de alguien, descarto el electro bipolar y lo reemplazo con una película de metal.