Почему вздуваются конденсаторы в блоке питания?

Обновлено: 05.07.2024

Не все сломанные колпачки для ПК будут вздуваться, вздуваться и лопаться. Они могут выйти из строя, и вы никогда не узнаете об этом, глядя на них.

Неисправные конденсаторы, или, как их иногда называют, "плохие конденсаторы", могут вывести компьютер из строя. И хотя они могут быть мало знакомы потребителям, в индустрии ПК нет ничего нового.

Конденсаторы — это аппаратный компонент на материнской плате ПК, который накапливает энергию и регулирует напряжение. Они также присутствуют в ряде бытовых электронных устройств, включая телевизоры и видеоплееры.

Но иногда конденсаторы выходят из строя , что приводит к зашифровыванию или искажению видео, сбоям видео, сбоям питания и, что особенно раздражает, периодическим отключениям системы.

Производители говорят, что дефекты вызваны рядом причин, в том числе недостаточной мощностью источников питания, чрезмерным нагревом компьютера или погодными условиями, а также разгоном процессора. Они не являются уникальными для какого-либо одного производителя или производителя полупроводников.

Вот некоторые вопросы, которые следует рассмотреть, прежде чем разбирать компьютер:

Обычно неисправность конденсатора можно определить по визуальным признакам. Часто на верхушках и основании конденсаторов появляются вздутия, цилиндры длиной около дюйма. Если из основания сочится коричневатый осадок, конденсатор неисправен.

Похожая история

В некоторых случаях вы также можете почувствовать странный запах. Некоторые люди говорят, что он пахнет аммиаком.

Однако не все сломанные конденсаторы вздуваются, набухают и взрываются. Они могут потерпеть неудачу, и вы никогда не узнаете, глядя на них. Если физических признаков нет, для проверки напряжения на конденсаторах можно использовать осциллограф — устройство, отображающее изменение сигнала напряжения или тока во времени.

Эксперты говорят, что вам следует запустить системный тест памяти и проверить, не показывает ли основной процессор аномально высокие температуры, когда у вас мало запущенных приложений или совсем не запущено.

Имейте в виду, что другие факторы могут привести к неправильной работе ПК. Неисправный блок питания, забитый пылью вентилятор, плохая оперативная память или другие проблемы с оборудованием также могут привести к тому, что ваш компьютер не будет работать. Также могут быть виноваты проблемы с вашей операционной системой.

Некоторые ремонтные мастерские специализируются на замене конденсаторов материнской платы, но в большинстве случаев система просто диагностирует необходимость замены материнской платы.

Кроме того, во многих случаях стоимость ремонта платы техническим специалистом будет зависеть от того, для чего она используется ПК и сколько в нее вложено. Например, материнская плата Abit VP6 является специализированной и дорогой материнской платой. Средняя стоимость ремонта VP6 составляет около 50 долларов США, что намного меньше, чем 150 долларов США плюс стоимость замены.

"Если ваша плата является частью массива серверов или имеет собственные характеристики, скорее всего, ее стоит отремонтировать", — говорится на сайте Badcaps.net. «Однако, если ваша плата является интегрированной и недорогой, стоимость ремонта, скорее всего, превысит затраты на замену».

В связи с этими факторами многие люди предпочитают заменять конденсаторы самостоятельно. Эта практика обычно называется "перекрытием".

Электролитические конденсаторы представляют собой компоненты в форме банок, которые накапливают и фильтруют электрические заряды во многих видах электронных устройств. Если вы открываете корпус компьютера и видите конденсаторы с вздутыми боками и верхом, то эти компоненты вышли из строя. Избыточное напряжение в цепях может привести к порче и расширению химических соединений в конденсаторах, вздутию и разрыву их.

Химия

Конденсатор состоит из двух плотно скрученных пластин из металлической фольги, между которыми находится слой электроизолятора. Изоляционный материал, называемый диэлектриком, различается в зависимости от типа конденсаторов. В электролитическом конденсаторе используется химическая паста, образующая на пластинах тонкий слой оксида алюминия. В нормальных условиях оксид алюминия накапливает электрические заряды между пластинами, но препятствует прохождению тока между ними. Если химические вещества выходят из строя или изготовлены некачественно, изолятор превращается в проводник, а конденсатор замыкается накоротко, повреждая себя и окружающие электронные компоненты.

Давление

Тонкостенный металлический корпус содержит химические вещества конденсатора. Он имеет полую цилиндрическую форму с открытым дном. Внизу пластиковая заглушка закрывает химикаты и электрические провода конденсатора. Если с компонентом возникает проблема, газообразный водород накапливается в банке, что в конечном итоге приводит к вздутию стенок. Под давлением некоторые химические вещества могут пройти через пластиковое уплотнение.

Из-за своей химической природы срок службы электролитических конденсаторов ограничен от 10 до 20 лет. После этого химическая паста высыхает, и деталь теряет способность удерживать заряд. Если устройство не используется в течение многих лет, конденсаторы могут высохнуть. Позже, когда вы включаете оборудование, электрический ток вызывает тепло и химические реакции в конденсаторе, заставляя его вздуваться.

Отказоустойчивость

Современные электролитические конденсаторы имеют Х-образные насечки, прорезанные в верхней части металлического корпуса. Если в конденсаторе накапливается давление, компонент безопасно и постепенно разрушается в этом слабом месте, сбрасывая давление, но не спасая компонент. Без линий надрезов в конденсаторе продолжает расти давление, что может привести к его взрыву или сильному возгоранию.

Пробивное напряжение

Диэлектрик конденсатора имеет максимальное напряжение, называемое напряжением пробоя. После этой точки электроны имеют столько энергии, что могут перепрыгнуть или прожечь изолирующий слой между пластинами. Каждый электролитический конденсатор имеет номинальное напряжение пробоя; Разработчики электроники знают это и используют конденсаторы только в цепях, где уровни напряжения подходят для деталей. Химические вещества электролитического конденсатора кипят и расширяются при воздействии чрезмерного напряжения. Это приводит к вздутию всего конденсатора.

Уроженец Чикаго Джон Папевски имеет степень по физике и пишет с 1991 года. Он участвует в информационном бюллетене Foresight Institute "Foresight Update", посвященном нанотехнологиям. Он также участвовал в написании книги «Нанотехнологии: молекулярные размышления о глобальном изобилии».

Бумажные и пленочные конденсаторы подвержены двум классическим отказам: обрыву или короткому замыканию. В эти категории входят прерывистое открытие, шорты или шорты с высоким сопротивлением. В дополнение к этим отказам конденсаторы могут выйти из строя из-за дрейфа емкости, нестабильности при изменении температуры, высокого коэффициента рассеяния или низкого сопротивления изоляции.

Неисправности могут быть результатом электрических, механических или экологических перегрузок, «износа» из-за разрушения диэлектрика во время эксплуатации или производственных дефектов.

ПРОБОЙ ДИЭЛЕКТРИКА (КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ)

Пробой диэлектрика может произойти в результате неправильного применения или скачков высокого напряжения. Конденсатор может выдержать множество повторных применений переходных процессов высокого напряжения; однако это может привести к преждевременному отказу.

ОТКРЫТЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ

Установка конденсаторов за провода в среде с высокой вибрацией также может привести к "открытому" состоянию. Военные спецификации требуют, чтобы компоненты весом более половины унции не могли быть установлены только за их выводы. Провод может утомиться и сломаться в области выхода, если будет достигнут сильный резонанс. Корпус конденсатора необходимо закрепить с помощью зажима или структурного клея.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Следующий список представляет собой краткий обзор наиболее распространенных экологических «критических факторов» в отношении конденсаторов. Инженер-конструктор должен учитывать свои собственные приложения и эффекты, вызванные сочетанием различных факторов окружающей среды.

СРОК СЛУЖБЫ

Необходимо учитывать срок службы конденсатора. Срок службы уменьшается по мере повышения температуры.

ЕМКОСТЬ

СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

КОЭФФИЦИЕНТ РАССЕЯНИЯ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ

Уровень диэлектрической прочности (выдерживаемое электрическое напряжение или «напряжение напряжения») снижается по мере повышения температуры. Это связано с химической активностью диэлектрического материала, которая вызывает изменение физических или электрических свойств конденсатора.

ГЕРМЕТИРОВКА

Герметичные конденсаторы
По мере повышения температуры внутреннее давление внутри конденсатора увеличивается. Если внутреннее давление становится достаточно большим, это может привести к пробою конденсатора, что может вызвать утечку пропиточной жидкости или восприимчивость к влаге.

ВИБРАЦИЯ, УСКОРЕНИЕ И УДАР

Конденсатор может быть механически разрушен или выйти из строя, если он спроектирован, изготовлен или установлен с нарушением требований к вибрации, ударам или ускорению в конкретном приложении. Движение конденсатора внутри корпуса может привести к низкому ИК, короткому замыканию или обрыву. Усталость проводов или монтажных кронштейнов также может привести к катастрофическому отказу.

БАРОМЕТРИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Высота, на которой должны эксплуатироваться герметичные конденсаторы, определяет номинальное напряжение конденсатора. По мере снижения атмосферного давления увеличивается восприимчивость терминала к дуговому перекрытию.

На негерметичные конденсаторы могут влиять внутренние напряжения из-за изменений давления. Это может быть в форме изменения емкости или диэлектрических дуговых перекрытий, а также низкого ИК-излучения.

На теплопередачу также может повлиять работа на большой высоте. Тепло, генерируемое на концах выводов, не может рассеиваться должным образом и может привести к высоким потерям 12R и возможному выходу из строя.

ИЗЛУЧЕНИЕ

Для космических и ядерных применений необходимо учитывать возможности излучения конденсаторов. Электрическая деградация в форме диэлектрической хрупкости может иметь место, вызывая «короткие замыкания» или «размыкания». Радиационные эффекты в конденсаторах могут быть временными или постоянными.Переходные эффекты — это изменения электрических параметров, то есть изменение емкости и уменьшение сопротивления изоляции (только во время облучения). Специальные методы и процессы могут применяться к конденсаторам для улучшения радиационной стойкости различных пластиковых диэлектриков.

Конденсаторы с неорганическими диэлектриками и корпусами, такими как стекло, более устойчивы к радиации, чем конденсаторы, в которых используются органические материалы, такие как бумага, пропитанная маслом. В дополнение к электрическим изменениям, вызванным ионизирующим излучением и бомбардировкой частицами, газовыделение из импрегнантов может создавать разрушающее давление в герметичных корпусах.

На рис. 1 перечислены различные категории конденсаторов в порядке убывания их стойкости к излучению (наиболее устойчивый тип указан первым) в соответствии со Справочником по космическим материалам NASA SP-3025:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ОТКАЗОВ

Рисунки 2 и 3 взяты из Mil-HBK-217. Цены указаны для полиэфирных конденсаторов типа CTM (конденсаторы в неметаллических корпусах). Данные должны использоваться только в качестве справочных и могут быть применены к большинству пластиковых конденсаторов, не отвечающих требованиям QPL. Частота отказов является ожидаемой. Для продуктов OPL следует проконсультироваться с Mil-HBK-217 для конкретного применения.

Рисунок 1 Рисунок 3: Коэффициенты умножения для частоты отказов, полученные из рисунка 2

ЖК-монитор Samsung Syncmaster 226BW моей жены начал выходить из строя, мерцая, мигая и мигая при включении питания. Точно так же монитор Samsung 206BW моего друга больше не включался. Основной причиной является сбой блока питания из-за плохих конденсаторов.

Существует множество замечательных веб-страниц с инструкциями по замене алюминиевых электролитических конденсаторов для ремонта монитора. Я сомневался, что это будет так же просто, как выпаять вздутые конденсаторы новыми деталями, но за один вечер я починил два ЖК-дисплея! Так что не отговаривайте попробовать это сами.

Я сделал несколько снимков, которые, по моему мнению, могут быть полезны другим при определении сомнительных конденсаторов, установленных на печатной плате, независимо от типа устройства. Иногда это действительно очевидно, когда конденсатор вышел из строя, но иногда это немного сложнее. Вот настоящие конденсаторы в разбитых ЖК-мониторах.

Плохие электролитические конденсаторы с остатками вздутия и подъема

Заметили коричневую корку на верхней части конденсатора? Это электролит, который должен облегчить перенос заряда через пластины хранения. Конденсатор C110 вздут вверху, что означает, что электролит пытается вырваться из вентиляционного отверстия.

Перегретый, высохший и кристаллизовавшийся электролит также попытается пробиться через дно. Он упирается в резиновое уплотнение в нижней части и приподнимает корпус конденсатора над платой. Вот это лучше видно.

Неисправные конденсаторы, покрытые коркой и вздутые

Сравните поврежденные конденсаторы с исправными на той же плате. Обратите внимание, что верхнее вентиляционное отверстие конденсатора плоское и чистое. Хороший конденсатор плотно прилегает к печатной плате.

Исправный конденсатор с плоской чистой верхней частью и заподлицо с платой

А как насчет желтовато-белого нагара сбоку от конденсатора? Это клей. Это предотвращает повреждение или отсоединение конденсатора из-за вибрации, например, во время транспортировки. Если вы видите на деталях липкую массу, похожую на промышленный горячий клей, ничего страшного!

Время викторины: найдите неисправные конденсаторы.

Найдите неисправные конденсаторы

Если вы сказали «все трое», то вы правы! Вершины слегка выпуклые, и две из них явно приподняты над доской. Клей, кажется, несколько удерживает их, но один из конденсаторов явно наклонен снизу.

Несмотря на то, что ни один из этих конденсаторов не разряжен, все они неисправны и нуждаются в замене. Хорошие электролитические конденсаторы имеют плоскую верхнюю часть.

Кстати, знаете ли вы, что линии в форме плюса на верхней части конденсатора сделаны намеренно?Это спроектированный шов, который безопасно разделяет и сбрасывает любое повышение давления, а не взрывается.

Запасные конденсаторы

Для моих мониторов все неисправные конденсаторы были марки CapXon. Я не знаю, был ли этот сбой вызван плохим дизайном Samsung или неисправными конденсаторами CapXon.

Я решил заменить конденсаторы на лучший из известных мне электролитов — Nichicon. Но тут я перестарался, заказав вариант с наименьшим сопротивлением и самым большим номинальным ресурсом. Это означало, что новые конденсаторы были больше неисправных конденсаторов и не помещались в мониторе.

Итак, я взломал их. Вместо того, чтобы поставить вертикально, я наклонил их вниз и надел на провода термоусадочную трубку. Это не идеально, но это сработало. Пожалуйста, не говорите моему другу, что вот так он выглядит внутри его отремонтированного монитора.

Запасные конденсаторы, изготовленные по размеру

Измеренная емкость и сопротивление

Удалив неисправные конденсаторы с платы, я измерил их LCR-метром DE-5000. Эти типы измерителей похожи на мультиметры, за исключением того, что они предназначены для точного измерения других параметров конденсатора, таких как его сопротивление.

Вообще говоря, идеальный конденсатор не имеет сопротивления. Он мог заряжаться и разряжаться без потери энергии в виде тепла. И он будет заряжаться и разряжаться мгновенно. Но на самом деле каждая часть имеет некоторое сопротивление, а сопротивление конденсатора обычно достаточно низкое, чтобы не быть критическим фактором в обычных цепях.

В любом случае, вот измеренные значения неисправных конденсаторов CapXon от неисправных мониторов Samsung по сравнению с исправными запасными частями.

< td align="right">1000< td >Samsung 226BW< td align="right">15,5 < tr>< /tr>

Номинальная емкость в мкФ	Измеренная емкость в мкФ	Сопротивление при 120 Гц в Ом
Samsung 206BW
C261	1000	65	15,5
C263	100	6.0
C265< /td>	470	19	50,0
C110	820	82
C111	820	82< /td>	17.2
C112	330	24	58.0
Новые детали
C110/C111< /td>	820	757	0,1
C112	330	307	0,1
C261/C263	1000	985	0.0
C265	470	464	0,0

Несколько замечаний:

Конденсаторы измерялись при частоте 120 Гц. Это означает, что счетчик заряжал и разряжал конденсаторы 120 раз в секунду, что соответствует значению, указанному в техническом паспорте для новых деталей. Если вы измеряете конденсаторы на другой частоте, они будут показывать разные значения. Разные конденсаторы предназначены для разных задач.
Емкость неисправных конденсаторов намного ниже указанной. Ну электролит у них высох и вытек, так что вы ожидаете? Очевидно, что схема была рассчитана примерно на полное значение, поэтому она не будет работать правильно при 1/10 емкости.
Удивительно, но новые конденсаторы имеют немного меньшую емкость, чем их указанное значение. Это нормально. Большинство объемных электролитических конденсаторов могут различаться на 20 % (в большую или меньшую сторону).
Плохие конденсаторы имеют чрезвычайно высокое сопротивление. 58 Ом? Это будет ограничивать ток и потреблять мощность. Для сравнения, новые конденсаторы имеют такое низкое сопротивление, что их практически невозможно измерить этим прибором.

Как вы можете себе представить, неисправный конденсатор будет иметь другие измеримые характеристики, которые являются неоптимальными. Тем не менее, я был удивлен, увидев какую-либо емкость вообще. Я думаю, именно поэтому электронное устройство может медленно выходить из строя или все еще «как бы» работать.

Читайте также: