Bisakah Anda membuat kapasitor elektrolitik non-polar dari dua kapasitor elektrolit biasa?

Ada beberapa diskusi tentang pertanyaan ini

• Apa beberapa alasan untuk menghubungkan kapasitor secara seri?
• Apa beberapa alasan untuk menghubungkan kapasitor secara seri?

yang saya tidak melihat diselesaikan secara meyakinkan:

• "Ternyata apa yang mungkin TERLIHAT seperti dua elektrolitik biasa bukanlah, pada kenyataannya, dua elektrolitik biasa."
• "Tidak, jangan lakukan ini. Ini akan bertindak sebagai kapasitor juga, tetapi begitu kamu melewati beberapa volt, itu akan mengeluarkan isolator."
• 'Seperti "Anda tidak bisa membuat BJT dari dua dioda"'
• "itu adalah proses yang tidak bisa dilakukan oleh seorang penjinak"

Jadi apakah topi elektrolitik non-polar (NP) secara elektris identik dengan dua topi elektrolitik dalam seri terbalik, atau tidak? Apakah itu tidak selamat dari tegangan yang sama? Apa yang terjadi pada tutup bias balik ketika tegangan besar ditempatkan di kombinasi? Apakah ada batasan praktis selain ukuran fisik? Apakah penting polaritas mana yang ada di luar?

Saya tidak mengerti apa bedanya, tetapi banyak orang yang berpikir ada satu.

Ringkasan:

Seperti yang diposting di salah satu komentar, ada semacam dioda elektrokimia yang terjadi:

Film ini permeabel terhadap elektron bebas tetapi pada dasarnya tidak tembus terhadap ion, asalkan suhu selnya tidak tinggi. Ketika logam yang mendasari film berada pada potensial negatif, elektron bebas tersedia dalam elektroda ini dan arus mengalir melalui film sel. Dengan polaritas terbalik, elektrolit dikenai potensial negatif, tetapi karena hanya ada ion dan tidak ada elektron bebas dalam elektrolit, arus terhalang. - Kapasitor Elektrolitik oleh Alexander M. Georgiev

Biasanya sebuah kapasitor tidak dapat dibiaskan secara terbalik dalam waktu lama, atau arus besar akan mengalir dan "menghancurkan lapisan tengah bahan dielektrik melalui reduksi elektrokimia":

Elektrolitik dapat menahan bias balik untuk waktu yang singkat, tetapi akan menghasilkan arus yang signifikan dan tidak bertindak sebagai kapasitor yang sangat baik. - Wikipedia: Kapasitor elektrolit

Namun, ketika Anda memiliki dua back-to-back, kapasitor bias maju mencegah arus DC yang berkepanjangan dari mengalir.

Bekerja untuk tantalums juga :

Untuk posisi sirkuit ketika kunjungan tegangan balik tidak dapat dihindari, dua kapasitor serupa dalam seri yang terhubung "back to back" ... akan membuat fungsi kapasitor non-polar ... Ini berfungsi karena hampir semua tegangan rangkaian dijatuhkan melintasi kapasitor bias ke depan , sehingga perangkat bias bias hanya melihat tegangan yang dapat diabaikan.

Solid Tantalum Capacitors Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ) :

Konstruksi dielektrik oksida yang digunakan dalam kapasitor tantalum memiliki sifat dasar yang diperbaiki yang menghambat aliran arus dalam satu arah dan pada saat yang sama menawarkan jalur resistansi rendah di arah yang berlawanan.

Ringkasan:

• Ya kapasitor "terpolarisasi" aluminium "elektrolitik basah" secara sah dapat dihubungkan "back-to-back" (yaitu seri dengan polaritas yang berlawanan) untuk membentuk kapasitor non-polar.

• C1 + C2 selalu sama dalam nilai kapasitansi dan tegangan.
  Ceffective = = C1 / 2 = C2 / 2

• Tidak efektif = pemberian C1 & C2.

• Lihat "Mekanisme" di akhir untuk bagaimana ini (mungkin) bekerja.

Secara universal diasumsikan bahwa kedua kapasitor memiliki kapasitansi yang identik ketika ini dilakukan.
Kapasitor yang dihasilkan dengan setengah kapasitansi masing-masing kapasitor individu.
misalnya jika dua kapasitor x 10 uF ditempatkan secara seri kapasitansi yang dihasilkan akan 5 uF.

Saya menyimpulkan bahwa kapasitor yang dihasilkan akan memiliki peringkat tegangan yang sama dengan kapasitor individu. (Saya mungkin salah).

Saya telah melihat metode ini digunakan pada banyak kesempatan selama bertahun-tahun dan, lebih penting lagi telah melihat metode yang dijelaskan dalam catatan aplikasi dari sejumlah produsen kapasitor. Lihat di akhir untuk satu referensi semacam itu.

Memahami bagaimana kapasitor individu terisi daya dengan benar membutuhkan kepercayaan pada pernyataan produsen kapasitor ("bertindak seolah-olah mereka telah dilewati oleh dioda" atau kompleksitas tambahan TETAPI memahami bagaimana pengaturan bekerja setelah dimulai lebih mudah.
Bayangkan dua caps back-to-back) dengan Cl terisi penuh dan Cr terisi penuh.
Jika arus dilewatkan melalui pengaturan seri sehingga Cl kemudian dilepaskan ke muatan nol maka polaritas terbalik dari Cr akan membuatnya dibebankan ke tegangan penuh. Berusaha untuk menerapkan arus tambahan dan untuk pelepasan lebih lanjut Cl sehingga mengasumsikan polaritas yang tidak benar akan menyebabkan Cr menjadi muatan di atas tegangan pengenalnya, yaitu dapat dicoba TETAPI akan berada di luar spesifikasi untuk kedua perangkat.

Dengan adanya pertanyaan di atas, pertanyaan spesifik dapat dijawab:

Apa beberapa alasan untuk menghubungkan kapasitor secara seri?

Dapat membuat penutup bipolar dari 2 x penutup kutub.
ATAU dapat menggandakan tegangan pengenal selama perawatan dilakukan untuk menyeimbangkan distribusi tegangan. Resistor paralleld kadang-kadang digunakan untuk membantu mencapai keseimbangan.

"Ternyata apa yang mungkin TERLIHAT seperti dua elektrolitik biasa bukanlah, pada kenyataannya, dua elektrolitik biasa."

Ini dapat dilakukan dengan elektrolitik oridinary.

"Tidak, jangan lakukan ini. Ini akan bertindak sebagai kapasitor juga, tetapi begitu kamu melewati beberapa volt, itu akan mengeluarkan isolator."

Berfungsi OK jika peringkat tidak terlampaui.

'Seperti "Anda tidak bisa membuat BJT dari dua dioda"'

Alasan untuk perbandingan dicatat tetapi tidak valid. Setiap setengah kapasitor masih tunduk pada aturan dan tuntutan yang sama seperti ketika berdiri sendiri.

"itu adalah proses yang tidak bisa dilakukan oleh seorang penjinak"

Tinkerer dapat - sepenuhnya sah.

Jadi apakah topi elektrolitik non-polar (NP) secara elektris identik dengan dua topi elektrolitik dalam seri terbalik, atau tidak?

Mungkin, tetapi produsen biasanya membuat perubahan manufaktur sehingga ada dua foil Anode TETAPI hasilnya sama.

Apakah itu tidak selamat dari tegangan yang sama?

Peringkat tegangan adalah bahwa dari satu tutup.

Apa yang terjadi pada tutup bias balik ketika tegangan besar ditempatkan di kombinasi?

Dalam operasi normal, TIDAK ada penutup bias terbalik. Setiap penutup menangani siklus penuh seluruh AC secara efektif melihat setengah siklus. Lihat penjelasan saya di atas.

Apakah ada batasan praktis selain ukuran fisik?

Tidak ada batasan jelas yang bisa saya pikirkan.

Apakah penting polaritas mana yang ada di luar?

Tidak. Gambarlah dari apa yang dilihat oleh setiap topi secara terpisah tanpa merujuk pada apa yang "di luarnya. Sekarang ubah urutannya di sirkuit. Yang mereka lihat identik.

Saya tidak mengerti apa bedanya, tetapi banyak orang yang berpikir ada satu.

Anda benar. Secara fungsional dari sudut pandang "kotak hitam" mereka sama.

CONTOH Pabrikan:

Dalam Panduan Aplikasi dokumen ini , Kapasitor Elektrolit Aluminium oleh Cornell Dubilier, produsen kapasitor yang kompeten dan dihormati, katanya (pada usia 2,183 & 2,184)

• Jika dua, kapasitor elektrolit aluminium bernilai sama dihubungkan secara seri, saling berhadapan dengan terminal positif atau terminal negatif yang terhubung, kapasitor tunggal yang dihasilkan adalah kapasitor non-polar dengan setengah kapasitansi.

  Kedua kapasitor memperbaiki tegangan yang diberikan dan bertindak seolah-olah mereka telah dilewati oleh dioda.

  Ketika tegangan diberikan, kapasitor polaritas yang benar mendapatkan tegangan penuh.

  Dalam kapasitor elektrolit aluminium non-polar dan kapasitor elektrolitik aluminium motor start, pengganti anoda kedua untuk foil katoda untuk mencapai kapasitor non-polar dalam satu kasus.

Yang relevan untuk memahami tindakan keseluruhan adalah komentar ini dari halaman 2.183.

• Meskipun mungkin tampak bahwa kapasitansi berada di antara dua foil, sebenarnya kapasitansi berada di antara foil anoda dan elektrolit.

  Piring positif adalah foil anoda;

  dielektrik adalah isolasi aluminium oksida pada foil anoda;

  pelat negatif yang sebenarnya adalah konduktif, elektrolit cair, dan foil katoda hanya terhubung ke elektrolit.

  Konstruksi ini menghasilkan kapasitansi kolosal karena etsa busa dapat meningkatkan luas permukaan lebih dari 100 kali dan dielektrik aluminium-oksida kurang dari satu mikrometer tebal. Dengan demikian kapasitor yang dihasilkan memiliki area pelat sangat besar dan pelat sangat berdekatan.

TAMBAH:

Secara intuitif saya merasa seperti yang dilakukan Olin bahwa perlu menyediakan sarana untuk mempertahankan polaritas yang benar. Dalam praktiknya tampaknya kapasitor melakukan pekerjaan yang baik untuk mengakomodasi "kondisi batas" startup. Cornell Dubiliers "bertindak seperti dioda" membutuhkan pemahaman yang lebih baik.

MEKANISME:

Saya pikir yang berikut ini menjelaskan cara kerja sistem.

Seperti yang saya jelaskan di atas, sekali satu kapasitor terisi penuh pada satu ekstrim dari gelombang AC dan yang lainnya terisi penuh maka sistem akan beroperasi dengan benar, dengan muatan dilewatkan ke "pelat" luar dari satu tutup, di seberang dari pelat dalam yang tutup ke topi lainnya dan "keluar ujung yang lain". yaitu badan muatan mentransfer ke dan dari antara dua kapasitor dan memungkinkan aliran muatan bersih ke dan dari melalui tutup ganda. Tidak masalah sejauh ini.

Kapasitor yang bias dengan benar memiliki kebocoran yang sangat rendah.
Kapasitor bias terbalik memiliki kebocoran lebih tinggi dan mungkin jauh lebih tinggi.
Saat startup, satu tutup dibiaskan terbalik pada setiap setengah siklus dan arus bocor mengalir.
Aliran muatan adalah seperti untuk mengarahkan kapasitor menuju kondisi seimbang yang tepat.
Ini adalah "aksi dioda" yang dirujuk - bukan rektifikasi formal per katakan tetapi kebocoran di bawah bias operasi yang salah.
Setelah sejumlah siklus keseimbangan akan tercapai. "Leakier" tutupnya berada di arah sebaliknya keseimbangan yang lebih cepat akan tercapai.
Setiap ketidaksempurnaan atau ketidaksetaraan akan dikompensasi oleh mekanisme penyesuaian diri ini. Sangat rapi.

Saya sadar ini telah dilakukan dengan sukses selama berabad-abad, tetapi mengapa itu berhasil layak untuk dilihat.

Saya pikir saya akan membuat simulasi cepat berdasarkan info yang diberikan oleh Russell dalam jawabannya. Poin utama adalah bagian "bertindak seolah-olah mereka telah dilewati oleh dioda". Ini perkiraan yang sangat kasar tetapi memberikan gambaran tentang apa yang mungkin terjadi.

I [D1] dan I [D2] mewakili arus balik melalui tutup. Awalnya salah satu topi mendapat lonjakan arus balik singkat, kemudian menjadi minimal untuk keduanya. I [C1] dan I [C2] mewakili arus melalui kapasitansi. Ini memenuhi ekspektasi batas 0,5 uF pada 100Hz. Reaktansi kapasitif

Jadi puncak arus akan terjadi

Gelombang biru muda pada grafik ketiga adalah tegangan suplai. Gelombang biru tua dan hijau pada grafik ketiga mewakili tegangan yang terlihat di masing-masing kapasitor (+ terminal sehubungan dengan - terminal masing-masing)

Seperti dapat dilihat, keduanya terpolarisasi dengan benar.

Ya, adalah mungkin untuk menggabungkan dua tutup terpolarisasi menjadi satu tutup terpolarisasi tunggal yang efektif, tetapi dengan beberapa batasan. Setiap tutup individu masih perlu hanya melihat tegangan dalam spesifikasinya. Cara termudah untuk melakukan ini adalah memiliki tegangan suplai yang dijamin selalu di atas atau di bawah tegangan yang diterapkan di kedua sisi tutup yang tidak terpolarisasi. Dua tutup terpolarisasi kemudian dihubungkan kembali ke belakang dan resistor bernilai tinggi terhubung ke suplai:

Perhatikan bahwa total kapasitansi adalah kombinasi seri dari dua kapasitor individu, yang masing-masing setengah jika mereka sama. Dalam contoh di atas, total kapasitansi efektif adalah 235 uF.

Rentang tegangan masing-masing tutup juga harus dipertimbangkan dengan cermat. Kasus terburuk tergantung pada apa yang dapat dilakukan sirkuit eksternal. Misalnya, misalkan kedua ujungnya ditahan pada 10V, maka ujung kiri tiba-tiba turun ke 0V. Pusat akan berada di -5V dengan 15V melintasi tutup kanan segera setelah langkah. Impedansi 1 MΩ pada sinyal ke suplai juga harus dipertimbangkan. R1 harus cukup rendah sehingga kebocoran melalui penutup tidak menambah tegangan terlalu banyak, tetapi sebaliknya setinggi mungkin untuk tidak memuat sinyal.

Secara umum, trik semacam ini harus dianggap sebagai upaya terakhir. Karena kapasitor bipolar biasanya diperlukan untuk sinyal, kapasitor bipolar seringkali dapat diatur untuk membutuhkan kapasitansi bipolar yang lebih rendah. Tutup keramik multi-layer telah meningkat secara signifikan dalam dekade terakhir. Jika Anda dapat melakukannya dengan 10 uF, bukan 100-an uF, sebuah keramik mungkin bisa melakukan pekerjaan itu.

Perlu diketahui bahwa Equivalent Series Resistance (ESR) kapasitor berpasangan secara seri berlipat ganda. Karena kasus komponen membelok jauh dari model ideal mereka (kapasitor yang mendekati ideal / dunia nyata harus memiliki hambatan dan impedansi yang tidak signifikan), itu mungkin memiliki efek yang tidak diinginkan (yaitu pelepasan asap). Misalnya, IC seperti LM78xx & LM317 akan memiliki regulasi yang buruk karena dering yang diperkenalkan oleh kapasitor filter ESR tinggi

Saya membangun osilator TTL untuk memeriksa. Pembahasannya sebagian benar.

Jika siklus kerja mendekati 50% maka kapasitor bertindak seolah-olah mereka telah membangun dioda dan membatasi perjalanan tegangan negatif (arah yang salah). Jika siklus kerja tidak 50% (dalam kasus saya sekitar 30%) maka tegangan negatif adalah sekitar 0 V pada satu kapasitor dan 1,1 V pada yang lain.

Saya akan menyertakan dioda perlindungan pada semua aplikasi sinyal simetris daya rendah. Untuk aplikasi daya, dioda Schottky mungkin merupakan investasi yang berharga.

Ya, itu bisa dilakukan, dan aman, tetapi saya khawatir ada berbagai masalah jika Anda cukup mengikuti saran dalam beberapa jawaban.

Misalnya, jika Anda secara bias membiaskan titik tengah ke potensial pasokan, kapasitor dapat terpapar 1,5 x potensi pasokan bahkan jika kapasitor cocok. Ketidakcocokan akan meningkatkan kemungkinan maksimum, dan tergantung pada spesifikasi ketidakcocokan bisa menjadi besar: bahkan +/- 20% mewakili rasio kasus terburuk 1,5: 1).

Koneksi back-to-back mengandalkan dioda ion menghindari masalah di atas, tetapi memperkenalkan yang berbeda - setidaknya secara teori. Mungkin saja kapasitor mengalami kebocoran tingkat rendah yang tidak secara langsung terkait dengan operasi yang dimaksud; ini dapat menyebabkan masalah berkembang seiring waktu jika satu kapasitor bocor dan yang lainnya tidak. Saya tidak memiliki pengetahuan tentang hal ini terjadi, tetapi menerapkan dioda sinyal kecil murah secara paralel harus lebih dari cukup untuk menekan efeknya, karena aluminium elektrolitik tidak melakukan secara signifikan di bawah sekitar 1,5-Volt (meskipun secara pribadi saya lebih suka mempertahankan paling banyak 1-Volt jangka panjang). (Sebagai catatan tambahan: selain konektor yang cerdik, penyebab paling umum dari kegagalan equpment yang saya lihat adalah karena sirkuit rebiasing kebocoran elektrolit yang jauh dari kondisi bias yang dimaksudkan - jadi,

Catatan terakhir tentang keamanan: persyaratan untuk menggunakan bias back-to-back menunjukkan bahwa ada sinyal AC yang signifikan di seluruh pasangan. Ini menyiratkan arus riak; pastikan untuk tidak melebihi nilai arus riak, dan juga harus menyadari bahwa (tergantung pada jenis dan desain) peringkat arus riak kapasitor elektrolit tergantung pada frekuensi

Perusahaan tempat saya bekerja membangun ribuan instrumen selama bertahun-tahun yang menggunakan elektrolitik back-to-back. Tidak pernah ada masalah.

Ini mungkin tampak analisis pengamatan yang sangat dasar, tetapi melihat gelombang sinus saat melintasi nol kita memiliki dua bagian, misalnya gelombang AC 110V adalah 220V dari (+) ke (-) puncak. Itu berarti bahwa C1 & C2 secara bergantian maju dan terbalik bias ke elektrolitnya. Tegangan bias maju adalah 110V melintasi topi bias maju C1, dan kemudian melintasi C2 masing-masing selama masing-masing setengah siklus positifnya. Melihat siklus kuartal, topi mengisi positif atas siklus kuartal pertama positif masing-masing dan debit selama siklus kuartal kedua. 110V mengisi dan melepaskan satu kapasitor, dan yang lainnya, secara bergantian.

Tetapi dengan asumsi 110V sedang jatuh di kedua kapasitor, satu maju dan yang lainnya bias balik, maka penurunan di salah satu tutup sebenarnya hanya 55V. Mungkin itu tidak pintar, atau direkomendasikan untuk membalikkan bias topi elektrolitik tetapi dalam kasus ini dijelaskan jumlah bias balik hanya setengah, atau sebenarnya seperempat dari tegangan (220) yang sebenarnya diterapkan. Mengikuti praktik-praktik terbaik, menggunakan tutup yang diberi nilai setidaknya dua kali tegangan yang diberikan dan tidak pernah melebihi setengah dari peringkat itu, (1/4 jatuh di setiap tutup) tampaknya tidak mencapai titik kehancuran.

saya melakukannya dengan empat caps 30uf, semua negs terhubung. Ambil dua pos untuk satu sisi, dua untuk yang lain. Semua empat caps adalah 30 uF pada 150V. Lakukan perhitungan sesuai keinginan Anda, tetapi speaker bekerja dengan baik selama 33 tahun sampai saya harus mengganti komponen hanya karena sudah waktunya untuk menutup kembali crossover dan kembali busa woofer.

Ingat, Q = CV. Jika Anda memiliki dua kapasitor secara seri, dan mengintegrasikan arus melalui kapasitor, Q akan berganti dari satu kapasitor ke yang lain ... Namun, dimungkinkan untuk memiliki volt nol melintasi kombinasi seri dua kapasitor, tetapi masih memiliki sangat signifikan, tetapi tegangannya sama, pada masing-masing kapasitor. misal, + 10v + -10v = 0v.

Tapi tunggu dulu, masih ada pertimbangan lain. Ingat Q = CV yang Anda pelajari di kelas elektronik pertama Anda? Nah, karena toleransi elektrolitik dapat dengan mudah mencapai 20 persen, maka Q yang sama pada kapasitor yang bervariasi dalam C sebesar 20%, atau lebih jika toleransi berada pada arah yang berlawanan, dapat menyebabkan perbedaan yang sangat besar pada puncak tegangan yang setiap kapasitor akan melihat.

Gagasan menempatkan dioda di setiap kapasitor untuk menghilangkan kemungkinan arus balik yang cukup besar adalah solusi yang sangat baik. Tegangan pada kapasitor akan menyamakan, sebagian besar, sangat cepat dalam kondisi AC. Dengan melakukan ini, dan memastikan bahwa Anda konservatif dalam memilih tegangan maks untuk kapasitor, Anda akan memiliki solusi yang layak.

Satu-satunya masalah lain yang akan Anda miliki adalah bahwa elektrolitik tidak suka terisi penuh dan habis secara berulang. Yang jauh lebih baik untuk mengendalikan riak daripada melewati AC - produsen kapasitor menyatakan ini dalam catatan aplikasi mereka.

Saya melihat gulungan topi bipolar Anda sendiri yang terbuat dari dua elektro ke belakang dengan nilai yang sama dengan dioda terbalik di atasnya. Ini kembali pada tahun 1988, ketika saya baru keluar dari Uni. Saya tidak menyukai mereka pada waktu itu dan bersumpah tidak melakukan ini pada sesuatu yang baru. Produk audio siaran yang menggunakannya diproduksi dalam ratusan dan tidak gagal sehingga bos saya tidak membuat saya untuk mendesain ulang. Jadi keandalannya baik-baik saja dalam aplikasi saat ini riak rendah. Apa teknologi dan Yang saya lakukan adalah menguji topi yang disebutkan pada set tes AUDIO PRECISION yang pada saat itu para lebah berlutut. Tidak seorang pun dari kita yang dapat menemukan distorsi yang berasal dari topi itu. sisi lain dari jaringan crossover speaker sering menggunakan eltec caps bipolar yang telah diketahui gagal dan mengeluarkan tweeter.Pada kesempatan yang jarang saya mengganti tweeter seseorang, saya membuang elektro bipolar dan mengganti dengan film logam.