Qual è la durata e l'affidabilità dei condensatori?

I condensatori sono un elemento essenziale di molti progetti di circuiti, ma possono anche essere una parte costosa di un sistema. Ecco perché, quando si acquistano componenti per un dispositivo elettronico, è importante conoscere la durata e l'affidabilità dei vari tipi di condensatori.

Un condensatore è un dispositivo che immagazzina carica elettrica, costituito da conduttori separati da un materiale isolante chiamato "dielettrico". Questo può essere aria, carta, plastica, mica o ceramica. Il dielettrico ha una serie di proprietà importanti nella progettazione di un condensatore e queste proprietà influenzano la quantità di capacità che il condensatore può raggiungere.

Il tipo più comune di condensatore è il condensatore elettrolitico in alluminio, costituito da due fogli di alluminio conduttore, uno dei quali ha uno strato di ossido isolante e un distanziatore imbevuto di elettrolita liquido conduttivo. Questo viene arrotolato, posto in un involucro cilindrico e munito di due perni di collegamento, o gambe.

Questi cappucci sono polarizzati, il che significa che qualsiasi tensione CC applicata su di essi deve essere orientata in base ai segni positivi o negativi sul loro corpo. Sono economici da produrre e, a differenza della maggior parte degli altri tipi di condensatori, sono fisicamente piccoli per la quantità di capacità che forniscono.

La loro vita utile è in genere di 15 anni o più e di solito possono essere riutilizzati per molto tempo dopo. Spesso avranno perso parte della loro capacità nominale, a causa dell'evaporazione dell'elettrolita, ma saranno comunque utilizzabili.

Nei circuiti audio, gli usi più comuni dei condensatori sono per tre funzioni: accoppiamento della tensione CC dall'uscita di un elemento del circuito a un altro; disaccoppiamento e immagazzinamento dei binari di alimentazione; e circuiti selettivi di frequenza come filtri ed equalizzatori. In queste applicazioni agiscono come un "bloccante" molto efficace del flusso di corrente CC, riducendo l'effetto dell'interferenza che può interrompere la qualità del segnale audio introducendo una grande quantità di rumore nel sistema.

Fungono anche da "filtro" riducendo l'effetto dei segnali a bassa frequenza e, a volte, migliorando la risposta delle frequenze più alte per rendere questi segnali più facili da riprodurre per l'amplificatore. Sono utilizzati in una varietà di circuiti diversi e possono essere trovati in molti tipi di dispositivi, dalle radio a valvole ai computer e alle apparecchiature audio.

La vita utile di un condensatore dipende da diversi fattori, tra cui il materiale di cui è composto, la sua applicazione e la temperatura ambiente alla quale viene immagazzinato o utilizzato. È anche influenzato dal riscaldamento locale, dalla polarità inversa CC e dai picchi di corrente e dall'applicazione di correnti di ripple in un circuito.

In generale, i condensatori elettrolitici sono più suscettibili al degrado rispetto a quelli non elettrolitici e la loro ESR (resistenza serie equivalente interna) tende ad aumentare con l'invecchiamento. Questo perché gli isolanti sugli elettrolitici sono più sottili e hanno aree superficiali più grandi rispetto alle loro controparti non elettrolitiche, il che li rende più inclini alla corrente di dispersione.

Tuttavia, un alimentatore ben progettato può prolungare la durata dei condensatori elettrolitici impedendo l'accumulo di calore su di essi. È qui che è una buona idea utilizzare un alimentatore dotato di funzioni di protezione integrate per prevenire l'instabilità termica e sostituire eventuali componenti elettrolitici che hanno raggiunto la fine della loro vita utile quando diventa necessario.