¿Cómo puedo reducir la posibilidad de quemar condensadores?

Tengo un circuito de alimentación de CA / CC instalado en muchas máquinas, que funcionan bien dentro de la capacidad de potencia nominal de los suministros. Sin embargo, estos siguen fallando, cada uno quema un condensador electrolítico (grande) (después de 1 año de servicio). Curiosamente, estos tableros varían ligeramente, algunos tienen un límite, otros 2, pero invariablemente esta es la parte (s) que falla.

Los tableros con 1 tapa están clasificados a 22µF 450v, y con 2 clasificados a 47µF 450v.

Entonces, ¿qué puedo hacer para eliminar el estrés de este componente? ejecutar varios en paralelo?

ACTUALIZACIÓN: Después de haber visto bien las PSU, ¡son realmente extrañas! ¡Los motores en las máquinas (que son trituradoras de cartón) están clasificados a 220v DC! así que la parte principal "gruesa" de la placa de la fuente de alimentación es solo una tapa del rectificador / filtro (que es el bit que se está quemando) sin transformador, y el resto es un suministro de CC reductor separado más pequeño para cosas como luces, interruptores, protección etc.

La fuente de alimentación de conmutación de rango de entrada universal típica utiliza una topología de circuito muy similar a la que se muestra aquí:

El condensador de alto voltaje de mayor valor (resaltado en amarillo) tiene el trabajo de suavizar el voltaje de CC rectificado de la línea de alimentación de CA.

Hay dos modos principales de falla para este condensador. Uno son los picos de alto voltaje en la entrada del suministro que lo hacen entrar a través del estrangulador de modo común. Los picos que exceden la clasificación de voltaje del condensador pueden causar daños a la capa dieléctrica aislante del condensador que conduce a cortocircuitos internos. Los problemas de alto voltaje deben resolverse mejor encontrando la fuente de tales picos en el sistema de energía y tomando medidas para sujetar los picos donde se generan. También puede ayudar a mejorar el filtro de entrada de la fuente de alimentación, agregar dispositivos de absorción de transitorios como transzorbs o MOV a la sección de entrada y aumentar la clasificación de voltaje del condensador grande.

Otro modo de falla es el calentamiento interno que puede ocurrir cuando la corriente cambia en el capacitor que reacciona con la resistencia en serie (ESR) del capacitor. Esto genera calor que puede secar los materiales electrolíticos internos en el condensador, lo que provoca una disminución de la capacitancia. También puede aumentar la resistencia en serie, causando un calentamiento adicional. En la fuente de alimentación fuera de línea, este condensador funciona al doble de la frecuencia de la línea y los pulsos de corriente en el condensador (conocido como corriente de ondulación) se producen cuando el condensador se carga en cada medio ciclo y se descarga a medida que el voltaje de CA rectificado llega a cero mientras se le pide al capacitor que continúe suministrando corriente a las secciones de salida del suministro. Se pueden considerar varios factores para aumentar la confiabilidad de este condensador. Lo primero y más importante es calcular o medir la corriente de ondulación durante la operación de suministro y asegurarse de que esté dentro del rango de corriente de ondulación para el condensador seleccionado. Otro parámetro a tener en cuenta es la clasificación de temperatura del condensador para garantizar que sea superior a la temperatura de funcionamiento de la fuente de alimentación. Finalmente, puede ser útil encontrar condensadores que tengan un valor de ESR más bajo que disminuya el calentamiento interno para una amplitud dada de la corriente de ondulación.

Usar dos condensadores en paralelo será equivalente a usar dos resistencias en serie, la capacitancia se sumará y puede afectar negativamente la operación del circuito (puede que no, pero pensando en el peor de los casos aquí).

Una mejor manera de aliviar el estrés de estos componentes, sin ningún conocimiento del circuito en sí, sería usar un condensador con una clasificación de voltaje más alta. Esto se traducirá en un componente más grande y costoso, pero hará menos hincapié. Otra forma sería obtener un condensador de "calidad" de un proveedor de marca. Hay condensadores audiófilos que son conocidos por su calidad, pero no estoy familiarizado con las marcas exactas.

Si fuera posible (dadas las limitaciones de tamaño que tiene), reduciría su capacitor (usaría un voltaje más alto que el requerido) y también pondría un capacitor de cerámica más pequeño en paralelo. Estos son más tolerantes a los picos cortos de alto voltaje y ayudarán a reducir el estrés en el electrolítico.

Sparkfun publicó recientemente un video relacionado con esto, le recomiendo que lo vea .

Si se están quemando rápidamente, seguramente hay algo mal con el circuito. Las gorras mueren eventualmente, pero deberían durar años si todo está diseñado correctamente. Dicho esto, una tapa de alta calidad de mayor voltaje tendrá menos probabilidades de explotar. dependiendo del propósito, incluso podría poner uno con mayor capacitancia para evitar que se descargue y se recargue por completo. Esa es solo una buena idea con tapas destinadas a suavizar la fuente de alimentación, o algo más donde la capacidad real no es muy importante.