Kondansatörler 101

Kondansatörün ne olduğunu ve genel olarak ne işe yaradığını anlamanıza yardımcı olması için biraz teknik detaylara girelim. Kondansatör, çoğu devre kartında bulunan ve çeşitli işlevleri yerine getirebilen küçük (çoğu zaman) bir elektrik/elektronik bileşenidir. Kondansatör, aktif akım olan bir devreye yerleştirildiğinde, negatif taraftaki elektronlar en yakın plakada birikir. Negatif, pozitife doğru akar; birçok kondansatör polarize olmasa da negatif ucun aktif uç olmasının nedeni budur. Plaka onları daha fazla tutamadığında, dielektrik üzerinden diğer plakaya zorlanırlar ve böylece elektronlar tekrar devreye boşaltılır. Buna deşarj denir. Elektrikli bileşenler voltaj dalgalanmalarına karşı çok hassastır ve bu nedenle bir güç sıçraması o pahalı parçaları bozabilir. Kondansatörler, DC voltajı diğer bileşenlere göre koşullandırır ve böylece sabit bir güç kaynağı sağlar. AC akımı diyotlar tarafından düzeltilir, bu nedenle AC yerine sıfır volttan tepe değerine kadar DC darbeleri oluşur. Güç hattından gelen bir kondansatör toprağa bağlandığında DC geçmez, ancak darbe kondansatörü doldurdukça akım akışını ve efektif voltajı azaltır. Besleme voltajı sıfıra düşerken, kondansatör içeriğini boşaltmaya başlar; bu, çıkış voltajını ve akımını yumuşatacaktır. Bu nedenle bir kondansatör, bileşene giden hatta yerleştirilir, bu da sıçramaların emilmesine ve düşüşlerin tamamlanmasına olanak tanır; bu da bileşene sabit bir güç kaynağı sağlar.

Çok sayıda farklı kondansatör türü vardır. Devrelerde genellikle farklı şekillerde kullanılırlar. Çok aşina olduğumuz yuvarlak teneke kutu tarzı kondansatörler genellikle elektrolitik kondansatörlerdir. Bunlar, bir dielektrik ile ayrılmış bir veya iki metal tabakadan yapılır. Dielektrik, hava (en basit kondansatör) veya iletken olmayan diğer malzemeler olabilir. Dielektrik ile ayrılmış metal plaka folyoları, bir rulo pasta gibi sarılır ve kutunun içine yerleştirilir. Bunlar toplu filtreleme için harikadır, ancak yüksek frekanslarda çok verimli değildirler.

Hazırda bazılarının eski radyo günlerinden hatırlayabileceği bir kondansatör burada. Bu, çok bölümlü bir kutu kondansatördür. Bu özel olan, dört (4) bölümlü bir kondansatördür. Bunun tek anlamı, bir kutu içinde farklı değerlere sahip dört ayrı kondansatör olduğudur.

Seramik disk kondansatörler daha yüksek frekanslar için idealdir ancak toplu filtreleme yapmak için iyi değildirler çünkü seramik disk kondansatörler, daha yüksek kapasitans değerleri için çok büyük boyutlara ulaşırlar. Bir voltaj kaynağını sabit tutmanın hayati olduğu devrelerde, genellikle seramik disk kondansatörle paralel bağlı büyük bir elektrolitik kondansatör bulunur. Elektrolitik işin çoğunu yaparken, küçük seramik disk kondansatör büyük elektrolitik kondansatörün kaçırdığı yüksek frekansı filtreleyecektir.

Bir de tantal kondansatörler vardır. Bunlar küçüktür, ancak boyutlarına göre seramik disk kondansatörlerden daha büyük bir kapasitansa sahiptirler. Bunlar daha maliyetlidir ancak küçük elektronik cihazların devre kartlarında bolca kullanım alanı bulurlar.

Polarize olmamalarına rağmen, eski kağıt kondansatörlerin bir ucunda siyah bantlar vardı. Siyah bant, kağıt kondansatörün hangi ucunda (kalkan görevi gören) biraz metal folyo olduğunu belirtirdi. Metal folyolu uç toprağa (veya en düşük voltaja) bağlanırdı. Folyo kalkanın temel amacı, kağıt kondansatörün daha uzun ömürlü olmasını sağlamaktı.

İşte iCihazlar söz konusu olduğunda en çok ilgilendiğimiz kondansatör. Bunlar daha önce listelenen kondansatörlere kıyasla çok küçüktür. Bunlar Yüzey Montaj Cihazı (SMD) kondansatörleridir. Önceki kondansatörlere kıyasla minyatür boyutta olsalar da işlevleri aynıdır. Bu kondansatörlerin değerlerinin yanı sıra önemli olan bir diğer şey "paket"leridir. Bu bileşenlerin boyutu için bir standardizasyon vardır, örn. 0201 paketi - 0,6 mm x 0,3 mm (0,02 inç x 0,01 inç). Seramik SMD kondansatörler için paket boyutu, SMD dirençlerle aynı paketi takip eder. Bu, görselleştirme yoluyla bir kondansatör mü yoksa bir direnç mi olduğunu belirlemeyi neredeyse imkansız hale getirir. Burada, paket numaralarına dayalı bireysel boyutun iyi bir açıklaması bulunmaktadır.

Baskı devre üzerindeki SMD'ler

Büyük SMD'ler

Bir kondansatörün değerini belirlemek birkaç yolla başarılabilir. Birincisi, elbette kondansatörün üzerindeki işarettir.

Bu özel kondansatör, %20 toleransla 220μF (mikro farad) kapasitansa sahiptir. Bu, 176μF ile 264μF arasında herhangi bir değerde olabileceği anlamına gelir. 160V voltaj değerine sahiptir. Uçların düzeni, bunun radyal bir kondansatör olduğunu gösterir. Her iki uç da bir taraftan çıkar, oysa eksenel düzenlemede uçlardan biri kondansatör gövdesinin her iki yanından çıkar. Ayrıca, kondansatörün yanındaki ok işaretli şerit polariteyi gösterir, oklar negatif pini işaret etmektedir.

Şimdi buradaki asıl soru, bir kondansatörün değiştirilmesi gerekip gerekmediğini görmek için nasıl kontrol edileceğidir.

Bir kondansatörü hala bir devreye takılıyken kontrol etmek için bir ESR metre gerekecektir. Kondansatör devreden çıkarılırsa, ohm metreye ayarlanmış bir dijital multimetre kullanılabilir, ancak sadece hep ya da hiç testi yapmak için. Bu test sadece kondansatörün tamamen ölü olup olmadığını gösterecektir. Kondansatörün iyi mi yoksa kötü durumda mı olduğunu belirlemeyecektir. Bir kondansatörün doğru değerde (kapasitans) çalışıp çalışmadığını belirlemek için bir kondansatör test cihazı gerekecektir. Elbette bu, bilinmeyen bir kondansatörün değerini belirlemek için de geçerlidir.

Bu Wiki için kullanılan ölçüm cihazı, herhangi bir mağazada bulunan en ucuz cihazdır. Bu testler için analog bir multimetre kullanmanız da önerilir. Sadece hızla değişen sayıları görüntüleyen dijital bir multimetreden daha görsel bir şekilde iğne hareketini gösterecektir. Bu, herkesin bir Fluke metre gibi bir şeye servet harcamadan bu testleri yapmasını sağlamalıdır.

Bir kondansatörü test etmeden önce her zaman deşarj edin, aksi takdirde şok edici bir sürpriz olabilir. Çok küçük kondansatörler, her iki ucu bir tornavida ile köprüleyerek deşarj edilebilir. Bunu yapmanın daha iyi bir yolu, kondansatörü bir yük üzerinden deşarj etmektir. Bu durumda timsah ağızlı kablolar ve bir direnç bunu başaracaktır. İşte deşarj araçlarının nasıl oluşturulacağını gösteren harika bir site.

Kondansatörü bir multimetre ile test etmek için, cihazı yüksek ohm aralığında, 10k ile 1m ohm arasında bir yere ayarlayın. Ölçüm cihazının uçlarını kondansatörün ilgili uçlarına değdirin, kırmızı pozitife ve siyah negatife. Ölçüm cihazı sıfırdan başlamalı ve ardından yavaşça sonsuza doğru hareket etmelidir. Bu, kondansatörün çalışır durumda olduğu anlamına gelir. Ölçüm cihazı sıfırda kalırsa, kondansatör multimetrenin pili üzerinden şarj olmuyordur, bu da çalışmadığı anlamına gelir.

Bu, SMD kondansatörlerle de çalışacaktır. Aynı test, multimetrenin iğnesi aynı yönde yavaşça hareket eder.

Bir kondansatör üzerinde yapılabilecek bir test daha voltaj testidir. Kondansatörlerin plakaları arasında bir yük potansiyel farkı depoladığını biliyoruz, bunlar voltajdır. Bir kondansatörün pozitif voltajı olan bir anotu ve negatif voltajı olan bir katodu vardır. Bir kondansatörün çalışıp çalışmadığını kontrol etmenin bir yolu, onu bir voltajla şarj etmek ve ardından anot ve katot üzerindeki voltajı okumaktır. Bunun için kondansatörü voltajla şarj etmek ve kondansatör uçlarına bir DC voltajı uygulamak gerekir. Bu durumda polarite çok önemlidir. Bu kondansatörün pozitif ve negatif bir ucu varsa, polarize bir kondansatördür (elektrolitik kondansatörler). Pozitif voltaj anota gider ve negatif, kondansatörün katoduna gider. Test edilecek kondansatörün üzerindeki işaretleri kontrol etmeyi unutmayın. Ardından, birkaç saniyeliğine, kondansatörün nominal voltajından daha düşük bir voltaj uygulayın. Bu örnekte 160V kondansatör birkaç saniyeliğine 9V DC pil ile şarj edilecektir.

Şarj işlemi bittikten sonra pili kondansatörden ayırın. Multimetreyi kullanın ve kondansatör uçlarındaki voltajı okuyun. Voltaj 9 volta yakın bir değer göstermelidir. Kondansatör multimetre üzerinden deşarj olduğundan voltaj hızla 0V'a düşecektir. Kondansatör bu voltajı koruyamazsa arızalıdır ve değiştirilmelidir.

En kolayı elbette bir kondansatörü kapasitans ölçer ile kontrol etmektir. İşte %5 toleranslı bir FRAKO eksenel GPF 1000μF 40V. Bu kondansatörü bir kapasitans ölçer ile kontrol etmek çok basittir. Bu kondansatörlerde pozitif uç işaretlenmiştir. Ölçüm cihazından gelen pozitif (kırmızı) ucu buna ve negatifi (siyah) tersine takın. Bu kondansatör 1038μF gösteriyor, açıkça toleransı dahilinde.

Bir SMD kondansatörü test etmek, hantal problarla zor olabilir. Probların ucuna iğneler lehimleyebilir veya akıllı cımbızlara yatırım yapabilirsiniz. Tercih edilen yol, akıllı cımbız kullanmaktır.

Bazı kondansatörler arızayı belirlemek için herhangi bir test gerektirmez. Kondansatörlerin görsel muayenesi şişmiş üst kısımlar gibi herhangi bir işaret gösteriyorsa, bunların değiştirilmesi gerekir. Bu, güç kaynaklarındaki en yaygın arızadır. Bir kondansatörü değiştirirken, onu aynı veya daha yüksek değerli bir kondansatörle değiştirmek çok önemlidir. Asla daha düşük değerli bir kondansatörle değiştirmeyin.

Değiştirilecek veya kontrol edilecek kondansatörün üzerinde herhangi bir işaret yoksa, bir şema gerekecektir. Buradan alınan aşağıdaki görsel, şemada kullanılan kondansatörler için birkaç sembolü göstermektedir.

Bir iPhone şemasından alınan bu alıntı, kondansatörlerin sembolünün yanı sıra bu kondansatörlerin değerlerini de belirtmektedir.

Bu Wiki, bir kondansatörde nelere dikkat edilmesi gerektiğine dair temel bilgilerden ibarettir, hiçbir şekilde tam değildir. Yaygın elektronik bileşenlerden herhangi biri hakkında daha fazla bilgi edinmek için çevrimiçi ve çevrimdışı sunulan çok sayıda iyi kurs mevcuttur.

Eaton Electronics

Maxwell

Digikey

Mouser