¿Qué le ocurre a un condensador sensible a la polaridad cuando lo atraviesa una onda cuadrada?

Question

Considera el siguiente circuito.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

La forma de onda de salida tendrá el siguiente aspecto

Naranja - señal de entrada Azul - señal de salida

La entrada de Wikipedia sobre Condensadores electrolíticos dice

Sin embargo, los condensadores electrolíticos pueden soportar durante breves instantes una tensión inversa durante un número limitado de ciclos. En concreto, el aluminio electrolítico de aluminio con electrolito no sólido pueden soportar una tensión inversa de aproximadamente 1 V a 1,5 V. Esta tensión inversa no debe Esta tensión inversa no debe utilizarse nunca para determinar la tensión inversa máxima bajo la cual puede utilizarse un condensador. condensador puede utilizarse de forma permanente

No especifica qué es una duración corta.

Dado que los condensadores polarizados están pensados para ser utilizados en un solo sentido, ¿el dv/dt del borde descendente dañará el condensador?

Answer 1

No estoy de acuerdo con la respuesta dada. Creo que la respuesta confunde una tensión negativa (con respecto a cero o a tierra) con la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito (es decir, las placas del condensador).

La tensión ACROSS un condensador no se puede cambiar instantáneamente, por lo que la placa positiva sigue MÁS POSITIVO que la placa negativa en la transición, por lo que siempre mantiene la polarización normal.

Caso 1: Supongamos que la entrada fuera de 0V a 5V (o de 0 a +V).

En el flanco negativo del impulso de entrada la placa positiva cae a 0V PERO la placa negativa cae a -5V al mismo tiempo que se mantiene la dirección de polarización correcta (placa positiva más positivo que el negativo). La placa negativa se descarga entonces a través de R1 de vuelta a cero.

En el borde positivo la tensión a través de el condensador es cero. La placa positiva sube a +5V al igual que la negativa. Todavía tenemos cero voltios a través del condensador. La placa negativa entonces se descarga a través de R1 a cero PERO la placa positiva permanece a +5 voltios. El condensador está polarizado normalmente.

En ningún momento la placa negativa es más positiva que la positiva.

Caso 2: (Como se sugiere en los comentarios) Supongamos que la entrada fuera de +5v a -5V (o +V , -V)

Esto simplemente no puede ser el circuito tal y como se ha dibujado anteriormente. Hay una conexión común (tierra) que se muestra claramente entre la señal de pulso y R1 con un extremo positivo que se muestra conectado al condensador.

Answer 2

Esto no es aconsejable, ya que somete al condensador a una tensión inversa. No es el "dv/dt" lo que perjudica al condensador, sino la tensión inversa de más de un voltio.

En la práctica, si el condensador es de tipo electrolítico de aluminio y está clasificado para una tensión bastante alta, como 63V o 100V, puede sobrevivir durante algún tiempo.

Utilice una pieza no polarizada o bipolar para este tipo de aplicaciones.

Answer 3

Un condensador electrolítico generalmente pierde mucho más cuando está polarizado en sentido inverso que cuando está polarizado en sentido directo. Cualquier corriente que se filtre a través del condensador en la dirección inversa hará que el dieléctrico se vuelva más delgado; este efecto será mayor en el punto donde ya es más delgado . La corriente que se fuga en la dirección de avance hará que el dieléctrico se vuelva más grueso, pero como la fuga de avance es muy inferior a la fuga de retroceso, este efecto será generalmente mucho menos significativo.

Lo importante no es tanto la duración durante la cual el tapón ve la tensión inversa a través de él, sino el número total de electrones que se filtran a través del tapón en cada dirección. Si se cargan algunos tapones una vez hasta su nivel de tensión "normal", pero en sentido inverso, y luego se desconectan con la carga allí depositada, los tapones que se dañarían más rápidamente por una tensión aplicada en sentido inverso serán también los que se autodescarguen más rápidamente; los que se autodescargarían más lentamente serían también los menos dañados por la tensión inversa. En cualquier caso, una "carga de condensador" de flujo de carga inversa no debería causar daños significativos.

Este tipo de principio es más importante de entender cuando se conectan tapones polarizados en serie. Si uno conecta, por ejemplo, dos tapones de 10uF y 6V en serie (con los terminales - juntos, por ejemplo) y conduce la combinación con 5 voltios, entonces inicialmente un tapón tendrá +2,5 voltios y el otro tendrá -2,5; la carga que se filtra a través del tapón de -2,5V hará que uno de los tapones tenga 5 voltios y el otro cero. Si la polaridad de la tensión aplicada se invirtiera, el tapón que se había cargado a 5 voltios se descargaría, y el que se había descargado se cargaría a 5 voltios. Tenga en cuenta que la carga total que fluye a través de la combinación en serie sería la necesaria para cargar uno de los tapones de 0 a 5 voltios, pero el cambio de tensión sería el doble. La combinación en serie de tapones pasaría la mitad de carga por voltio que cada tapón individualmente, es decir, tendría la mitad de capacidad.