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Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques



  1. #1
    marc.suisse

    Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques


    ------

    Bonjour à tous

    Travaillant dans la maintenance et la réparation des appareils électroniques, j'ai l'habitude de remplacer les traditionnels condensateurs électrolytiques qui auraient gonflés ou coulés, principalement sur les platines d'alimentation.

    Faisant bien attention de respecter les valeurs en uF, je mets toujours si possible une tension plus haute que celle indiquée sur le condensateur monté d'usine.

    Genre 1uF 50V deviendra 1uF 100V.

    Un ami réparateur vient de me dire que ce n'était pas une bonne idée de mettre des valeurs de tension plus élevées car cela engendrerait une baisse de la fiabilité et donc une usure plus rapide des condensateurs.

    Cela m'étonne un peu et surtout m'intrigue beaucoup.

    Quels sont vos avis là-dessus ?

    Merci d'avance de vos précisions !

    -----
    On a tous quelque chose à s'apporter .

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  3. #2
    DAUDET78

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Non, qui peut le plus , peut le moins. Par contre, ils sont quelquefois plus gros (et encore avec le progrès technologique !)

    Il faut faire gaffe à la température d'utilisation (prendre égal ou plus)
    J'aime pas le Grec

  4. #3
    vincent66

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Dans certains cas plutôt rares la modification de la résistance série peut poser de petits problèmes, mais côté fiabilité et durée de vie, rien à redire.
    Vincent

  5. #4
    marc.suisse

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonjour Messieurs et merci de vos réponses

    Ok, alors c'est bien ce que je pensais, par contre Vincent soulève un point intéressant.

    Concernant justement cette résistance série, je crois d'ailleurs que les condensateurs ayant un faible résistance utilisent le terme de faible "ESR", mais concrètement, cela apporte quoi ?

    Si je prends le cas d'une alimentation, faut-il privilégier le montage de condensateurs de ce type ou pas ?

    PS : J'ai trouvé un lien : http://www.sonelec-musique.com/elect...densateur.html

    Il est dit :

    Condensateur de 63V pour montage alimenté en 9V ?
    A de rares exceptions près, vous pouvez utiliser un condensateur dont la tension de service est très supérieure à la tension qu'il se verra réellement appliquée, par exemple tension de service de 40 V dans un montage alimenté en 12 V. La tension de service indiquée par le fabricant est en effet une indication de valeur maximale. A noter toutefois que pour certains condensateurs, il n'est pas conseillé de choisir une marge trop grande (par exemple prendre un condensateur 100 V pour réguler une tension de 5 V), sous peine de les "sous-utiliser" et de les vieillir plus vite
    Finalement, il ne faut pas prendre des valeurs trop importante par rapport à la valeur d'origine, mais bon...
    On a tous quelque chose à s'apporter .

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    f6bes

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bjr Marc Suisse,
    "...le terme de faible "ESR", mais concrètement, cela apporte quoi ? ..."

    Cela veut dire qu'ils sont donc moins résistants au PASSAGE du courant qui les traverse.
    Que ce soit en mode liaison (série) ou découplage (paralléle).

    Lorsque tu RAJOUTES une résistance (série) dans une circuit tu diminues "l'aisance" du courant à pouvoir circuler. Et là on recherche JUSTEMENT le MAXi d'aisance !!

    A+

  8. #6
    Tropique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    C'est un domaine où circulent beaucoup de légendes urbaines et de fariboles, comme celle-ci:

    A noter toutefois que pour certains condensateurs, il n'est pas conseillé de choisir une marge trop grande (par exemple prendre un condensateur 100 V pour réguler une tension de 5 V), sous peine de les "sous-utiliser" et de les vieillir plus vite
    Le "vieillissement" est gouverné par des processus thermodynamiques, traduits généralement par la loi d'Arrhenius.
    La durée de vie d'un condensateur chimique a une dépendance exponentielle vis-à-vis de la T°, de la tension appliquée, et du courant rms de fonctionnement.

    L'argument de la résistance interne n'est pas valable non plus: normalement, celle-ci diminue pour des condensateurs de tension plus élevée.
    Ceci peut être vu dans une datasheet typique: on constate que la tangente de l'angle de pertes diminue avec la tension de service.
    Ce qui signifie, à capacité égale, que l'ESR diminue dans les mêmes proportions.
    Un condensateur de 63V p.ex. a presque le tiers de la la résistance d'un 6.3V.

    Ce qui est vrai, c'est que si un condensateur de 63V ayant fonctionné des années à 6.3V est soumis brutalement à 63V, il risque d'y avoir des soucis si le courant de reformation prend des proportions excessives.
    Mais il s'agit d'un autre problème.
    Images attachées Images attachées
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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  10. #7
    marc.suisse

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Salut Tropique, merci beaucoup pour cette explication très claire

    Donc en fait en résumé, il est mieux en tout point de vue de monter des condensateurs ayant une tension de service supérieure à ceux monté initialement tout en se veillant à utiliser des condensateurs de 105 degrés.

    Je crains d'abuser de ta bonté et de ta patience en te posant encore 2 petites questions

    Existe-t-il des condensateurs avec une température de service supérieure à 105 degrés ?

    Typiquement dans mon cas, pourquoi les condensateurs gonfles-t-ils dans les alimentations ?

    Est-ce possible que la tension de service ne soit pas assez haute ou alors c'est une réaction chimique due justement à la température dans l'environnement de fonctionnement ?

    Merci beaucoup encore !
    On a tous quelque chose à s'apporter .

  11. #8
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Salut,
    Typiquement dans mon cas, pourquoi les condensateurs gonfles-t-ils dans les alimentations ?
    Tout dépend de leur rôle dans l'alimentation et de la valeur du courant rms qu'elle voit. Et c'est là justement qu'intervient la valeur de l'ESR, par exemple:
    Un chimique de filtrage/stockage d'une tension continue va voir un courant d'appel plus ou moins fréquent suivant le besoin de la charge utilisatrice, cela va créer une tension d'ondulation et la puissance dissipée par le condensateur dépendra de la fréquence et l'amplitude des appels de courant.
    Par contre un chimique de redressement sera systématiquement solicité à chaque alternance de redressement mais sera dimensionné pour une ondulation donnée et fournira un courant beaucoup plus constant, ce qui les fait vieillir généralement moins vite que les capas d'onduleur qui fonctionne beaucoup par impulsion et où un faible ESR est nécessaire.
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  12. #9
    Tropique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Citation Envoyé par marc.suisse Voir le message

    Donc en fait en résumé, il est mieux en tout point de vue de monter des condensateurs ayant une tension de service supérieure à ceux monté initialement tout en se veillant à utiliser des condensateurs de 105 degrés.

    Je crains d'abuser de ta bonté et de ta patience en te posant encore 2 petites questions

    Existe-t-il des condensateurs avec une température de service supérieure à 105 degrés ?
    Il en existe au moins jusqu'à 125°C, probablement plus pour le matériel MIL, mais je ne suis pas familier de ce genre de matos. Si JR passe par ici....
    Il faut cependant être conscient qu'en vertu de la loi de compensation universelle (De R. Sheckley je pense), tout se paye en ce bas monde, et un condensateur haute T° sera effectivement résistant à de hautes T°, mais en même temps, il va également contribuer à en produire plus: son électrolyte ne va presque plus contenir d'eau, et la conduction, basée principalement sur la dissociation H - OH va être sérieusement compromise, ce qui générera des pertes supplémentaires (il y a des électrolytes organiques plus performants que l'eau, mais à ma connaissance pas utilisés pour les chimiques standards).
    A ce point de vue, les condos de grand-papa 0 - 70°C étaient optimaux, mais ils n'aimaient pas le gel ou la chaleur....

    Typiquement dans mon cas, pourquoi les condensateurs gonfles-t-ils dans les alimentations ?

    Est-ce possible que la tension de service ne soit pas assez haute ou alors c'est une réaction chimique due justement à la température dans l'environnement de fonctionnement ?
    Lorsqu'un condo est stressé, il va soit dissocier l'eau qu'il contient plus vite que les mécanismes d'absorption interne peuvent compenser, soit faire bouillir l'électrolyte (typiquement quand il en reste très peu, et que la conduction se fait sur une faible surface équivalente).
    Dans les deux cas, la pression interne va augmenter, et faire gonler l'enveloppe, ou faire céder la soupape de sûreté.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  13. #10
    marc.suisse

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonjour à tous

    Il en existe au moins jusqu'à 125°C, probablement plus pour le matériel MIL
    C'est quoi du matériel MIL ?

    Lorsqu'un condo est stressé
    Comment stresser un condensateur ?

    Cela voudrait dire que la tension de service dans le cas de mon alimentation est sous-évaluée ?

    Mais en soi, est-ce car :

    Le condensateur est mal calculé lors de la conception de la platine, en capacité comme en tension de service ?

    Ou bien il s'agit simplement de matériel bas de gamme ?

    Je retiens en tout cas qu'il faut monter des condensateurs avec une tension de service plus élevé car l'ESR diminue avec la tension.

    Et qu'il faut monter des 105 degrés car plus haut cela n'apporterait pas grand chose dans cette utilisation.

    C'est bien juste ?

    Merci encore
    On a tous quelque chose à s'apporter .

  14. #11
    DAUDET78

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Citation Envoyé par marc.suisse Voir le message
    C'est quoi du matériel MIL ?
    MILitaire
    Comment stresser un condensateur ?
    Par exemple, en lui demandant des pointes de courant hors de sa spécification
    J'aime pas le Grec

  15. #12
    f6bes

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bjr à toi,
    MIL..itaire !
    Si mal calculé en tension (trop faible) , ça fait....boum!!
    Si mal calculé en valeur (mais bon en tension) , il ne remplit pas son office , mais n'explose pas !
    Reste à savoir SI le condo est suceptible d'atteindre ces températures. SI la réponse est NON. Ca ne sert donc à ...... rien.
    A+

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  17. #13
    Tropique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Citation Envoyé par marc.suisse Voir le message
    Bonjour à tous


    C'est quoi du matériel MIL ?
    Aux normes militaires (de même que JAN p.ex.)

    Comment stresser un condensateur ?
    En lui appliquant une tension impulsionnelle, qui va le pousser vers son max de tension tout en causant un dV/dt élévé, générateur de courant important.
    Ex.: filtrage d'un convertisseur flyback
    Cela voudrait dire que la tension de service dans le cas de mon alimentation est sous-évaluée ?
    Aucune idée
    Mais en soi, est-ce car :

    Le condensateur est mal calculé lors de la conception de la platine, en capacité comme en tension de service ?

    Ou bien il s'agit simplement de matériel bas de gamme ?
    Peut-être. La durée de vie normale est de 2000h. C'est beaucoup pour une voiture, pas tellement pour une TV
    Je retiens en tout cas qu'il faut monter des condensateurs avec une tension de service plus élevé car l'ESR diminue avec la tension.
    Il faut éviter ce genre d'affirmation, trop générale. On trouve toujours des exceptions, cas particuliers, etc.
    Rien ne remplace le bon sens et les décisions au coup par coup en fonction du contexte.
    Et qu'il faut monter des 105 degrés car plus haut cela n'apporterait pas grand chose dans cette utilisation.

    C'est bien juste ?

    Merci encore
    A nouveau, question de contexte: est-ce un controleur de four soumis en fonctionnement à plus de 100°C, ou un quelconque système qui ne verra jamais rien d'autre que 15 à 25°C au cours de sa vie.
    Dans bien des cas, des 85°C sont déjà très généreux, dans d'autres des 105°C sont limite.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  18. #14
    jiherve

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonsoir,
    Pour la matériel militaire hormis cas très particulier on utilise les gammes dite "automotive" et "industrielle" ,application même en France de la directive Perry.
    En fait il faut presque une dérogation pour utiliser du composant militaire car ils sont plus chers car obtenus par tri.

    De plus vu la faible demande il n'y a quasiment plus de fabricants qui proposent une gamme militaire, la gamme indus -40,+85 est même exceptionnelle pour certain type de composant (DDR par ex).
    Mais on peut trouver des composants , capa comprises de qualité spatiale, le prix est à la hauteur.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  19. #15
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonsoir,
    la gamme indus -40,+85 est même exceptionnelle pour certain type de composant (DDR par ex).
    là, je ne serais pas aussi catégorique, dans beaucoup d'application aéronautique, c'est le minimum requis (même pour le civil).
    A cela, il faut ajouter la propre élevation de température de l'électronique et comme ce type de condensateur est utilisé pour les fonctions de puissance donc dissipative, la marge de température entre 85° et 105° est vite réduite à peau de chagrin ! sans parler des derating applicable...
    Mais il est vrai qu'au delà des limites techno, ça se paie et souvent le prix fort comme pour les condensateurs céramique haute tension en type 1.
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  20. #16
    jiherve

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Re,
    Qristoff je pense que tu ne m'as pas compris, ce que je voulais dire c'est que trouver de la DDR gamme indus est difficile, en fait à ma connaissance il n'y a plus que Micron, et encore avec un derating sérieux pour les utilisations au dessus de 85°C, rafraichissement deux fois plus rapide indispensable.

    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  21. #17
    Jean Antoine

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonjour à tous

    Ca fait un bon moment que je ne suis pas venu ici et j'ai bien tord car on y traite toujours des sujets intéressants.
    Les condensateurs électrolytiques ont comme tous les composants un taux de panne par unité de temps, (FR, Failure Rate, dont l'unité est le FIT = Failure In Time) qui a une valeur statistique et, pour un composant unique comme un condensateur, est extrêmement faible: on parle de quelques pannes ou dizaines de pannes pour 1 milliard d'heures. Cette notion de FIT d'un composant n'a donc d'intérêt que lorsqu'on veut évaluer le nombre de pannes par unité de temps (ou son inverse MTBF) qu'on va avoir avec un système complet incluant de très grandes quantités de composants, de soudures, de connecteurs etc, chacun apportant sa petite contribution à la probabilité de panne par unité de temps de l'ensemble.
    En ce qui concerne les condensateurs électrolytiques, on tient compte du fait que, indépendamment de ce qui vient d'être dit, ce sont des composants qui s'usent. Ils ont donc une durée de vie garantie, au delà de laquelle ils perdent tout ou partie de leurs caractéristiques et provoquent donc une panne de l'appareil qu'ils équipent.
    Le moteur d'une voiture peut tomber en panne à tout moment, même lorsqu'il n'a que 10000 km, avec une probabilité de panne par unité de temps de fonctionnement qui va être son FR, mais il a aussi une durée de vie (2000h? 5000h?) au delà de laquelle il consomme de l'huile, fume, a perdu sa puissance. La durée de vie du moteur dépend de la façon dont il est construit et de la façon dont on l'utilise.
    De même, la durée de vie du condensateur électrolytique dépend de la façon dont il est construit et de ses conditions d'utilisation et en particulier de sa température interne, comme l'ont dit plusieurs intervenants.
    Sa sensibilité à la température est si grande que l'on pourra avoir par exemple un condensateur dont la durée de vie à 20° est de 50000 h alors qu'elle n'est plus que de 2000 h à 85° (ou 105° ou 125° etc, suivant la façon dont le condensateur est construit).
    La température interne du condensateur dépend de la température de son environnement et de son échauffement propre. Son échauffement propre dépend du courant efficace qui le traverse, de sa résistance interne et de la facilité ou non avec laquelle il peut évacuer la puissance thermique résultant du produit du carré du courant efficace par sa résistance interne.
    Sachant cela, les concepteurs des équipements se soucient (devraient se soucier en tout cas) de la durée de vie des condensateurs électrolytiques qui se trouvent dans des zones chaudes et/ou qui sont parcourus par des courants efficaces importants.
    Les condensateurs conçus pour supporter les plus hautes températures sont en général aussi les plus chers, c'est pourquoi trop souvent les équipements électroniques ont des condensateurs électrolytiques dont la durée de vie est relativement faible.
    Un processus de gonflement est le suivant: au fur et à mesure qu'il s'use, le condensateur voit sa résistance interne augmenter. A courant efficace égal, sa température de fonctionnement s'en trouve donc augmentée. Alors des gaz sont produits qui font monter la pression interne et gonflent le boîtier, et/ou peuvent le faire suinter.
    Je pense donc que Marc a raison de remplacer les condensateurs gonflés.
    Attention, on trouve des condensateurs électrolytiques hors d'usage qui ne sont pas gonflés.

    Y a-t-il intérêt à monter un condensateur prévu pour supporter une tension plus élevée?
    Lorsqu'on utilise un condensateur électrolytique à sa tension nominale, on applique au FR un facteur 1. Lorsqu'on l'utilise en dessous de sa tension nominale, on applique au FR un coefficient égal au ratio de la tension d'utilisation à la tension nominale. Exemple: si l'on applique en permanence 80VDC à un condensateur 100V, le FR est multiplié par 0,8, ce qui veut dire que la probabilité de panne exprimée en FIT devient plus faible.
    Mai comme on l'a dit, le FR d'un condensateur électrolytique est extrêmement faible et ça n'a donc pas d'intérêt de le diminuer puisque c'est en général sa durée de vie qui est insuffisante.
    Alors, le choix d'un condensateur prévu pour une tension plus élevée peut avoir un intérêt seulement dans deux cas:
    - on envisage de stocker l'appareil hors fonctionnement pendant des années: la re-formation du condensateur sera moins consommatrice de courant et échauffera donc moins le condensateur.
    - le condensateur qui supporte une plus grande tension est peut-être plus gros, ce qui fait qu'il évacuera plus facilement la puissance thermique produite par Ieff. Bien entendu, ceci est intéressant si le condensateur de tension plus élevée n'a pas une résistance interne plus élevée que celle du précédent.

    En conclusion, pour augmenter la durée de vie d'un condensateur électrolytique dans un appareil électrique, on peut:
    - diminuer le courant efficace qui le traverse
    - choisir un modèle plus gros
    - mettre en parallèle plusieurs petits car à technologie et capacité égales, cela augmente la surface totale d'échange thermique.
    - choisir un modèle à plus faible résistance série
    - choisir un modèle spécifié pour une plus grande température
    - déplacer le condensateur dans une zone moins chaude ou mieux aérée
    - refroidir le condensateur en le ventilant
    - refroidir le condensateur en l'équipant d'un radiateur (ne pas rire, c'est très efficace) ou en créant un pont thermique avec par exemple un flanc de châssis plus froid.

    Ceux qui veulent en savoir plus, seront intéressés par les données techniques générales des fabricants, par exemple: http://www.microspire.com/fichiers/p..._generales.pdf
    dans lesquelles ils trouveront tout sauf la valeur de la durée de vie, celle-ci étant généralement indiquée dans les spécifications particulières de chaque modèle de condensateur.

    Et bravo à Marc pour le souci qu'il a d'améliorer les appareils qu'on ne lui confie que pour un dépannage.

    A bientôt j'espère

    JA

  22. #18
    jiherve

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonsoir
    La brillante explication de Jean Antoine vaut aussi pour les autres composants, certains composants ont même une DLC en stockage!
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

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  24. #19
    Tropique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Un petit bémol cependant, le FR ne dépend pas linéairement de la tension appliquée. C'est même une fonction exponentielle, particulièrement abrupte.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  25. #20
    bobflux

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    J'ajouterais que si tu passes du temps à démonter, diagnostiquer, déssouder, ressouder, remonter, tester, ça n'a aucun sens de mettre une pièce de rechange "premier prix". Donc quand tu remplaces un condo d'origine "Chong-Bang" à 10c par un à 1€ il se pourrait que la performance du nouveau soit supérieure XDDDD

    Sinon en ce qui concerne l'ESR, c'est la source de l'échauffement du condensateur, mettons que ton machin tire 1A continu et l'alim délivre des impulsions de 5A pendant 1/5ème du temps (du genre une alim classique à transfo), la dissipation se calcule en fonction de l'ESR.

    Donc une ESR plus faible, c'est bien.

    Par contre attention, certains régulateurs à découpage nécessitent une ESR minimum en sortie pour fonctionner... généralement on les trouve associés à des capas tantale SMD (jaunes).

    Il y a l'inductance parasite aussi, important pour les alims à découpage.

  26. #21
    Jean Antoine

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    La loi d'évolution du FR en fonction de la tension appliquée, dépend du composant considéré, car le phénomène physique entraînant le défaut n'est pas le même selon la famille du composant (semi-conducteur, résistance, condensateur) et varie à l'intérieur d'une même famille en fonction de la technologie utilisée.
    Ce que tu écris est vrai pour un condensateur tantale.
    Le FR partiel FR(V) d'un tantale évolue en fonction de la tension selon la loi suivante:
    FR(V) = exp ( ( ρ / 0,85)2 )
    avec ρ = ratio de la tension appliquée à la tension nominale.
    En effet, le condensateur tantale subit des événements catalectiques de mise en défaut dont la fréquence et la gravité s'accroissent de plus en plus vite à mesure que l'on se rapproche de la tension nominale. En revanche, il ne connait pratiquement pas de phénomène d'usure.

    Le condensateur électrolytique présente la singulière propriété de réparer son diélectrique Al2O3 tout au long de sa vie, et même de l'adapter à la tension appliquée. On l'a dit plus haut, son diélectrique se dégrade s'il reste non utilisé ou sous Volté un certain temps. En revanche, lorsqu'une tension plus forte que celle que supporte le diélectrique lui est appliquée, ce condensateur reforme son diélectrique au seul prix d'une augmentation transitoire de son courant de fuite.

    Il en résulte qu'un condensateur électrolytique bien construit présente un FR particulièrement bas, et qui ne croît que proportionnellement à la tension appliquée jusqu'à la tension nominale.

    On en trouve un exemple dans le lien que j'ai indiqué: pour toute sa gamme de condensateurs électrolytiques, ce fabricant donne le coefficient à appliquer au FR, selon le pourcentage de la tension appliquée à la tension nominale.

    Pour Vapp = 100% de Vnom, le coefficient est égal à 1
    Pour Vapp = 80% de Vnom, le coefficient est égal à 0,8
    Pour Vapp = 50% de Vnom, le coefficient est égal à 0,5

    Bonne soirée

    JA

  27. #22
    Tropique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Certains fabricants publient des méthodes de calcul simplifiées, mais dans les faits, il est évident qu'une loi linéaire est une impossibilité: on sait parfaitement que pour un condensateur de Vn=100V p.ex., une augmentation de la tension de fonctionnement de 99V à 100V aura énormément plus d'impact qu'une augmentation de 1 à 2V.
    Voir en PJ une formule plus exacte, semi-empirique développée par un fabricant (extrait de http://ecadigitallibrary.com/pdf/CAR...comber-CDE.pdf ).

    Mais le même publie aussi dans ses notes d'application des formules simplifiées: une pour les tensions "faibles et moyennes":
    Mv = 4.3-3.3Va/Vr
    et l'autre pour les tensions élevées, proches de Vn:
    Mv = 4.3 – 3.3Va/Vr – 1000(Ta/Tm – 0.9)1.65(Va/Vr – 0.9)1.65
    Dans les deux cas, ce sont des approximations, mais ce ne sont pas des lois linéaires (extrait de: http://electrochem.cwru.edu/encycl/m...4-appguide.pdf )
    Images attachées Images attachées  
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  28. #23
    jiherve

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonjour,
    passons maintenant à un exercice pratique :
    calculer le FR des capa d'une lampe à économie d'énergie, sachant que pour certaines la température y est tellement élevée que dans certains cas la gaine thermo de l'électrochimique se rétracte au delà de toute bienséance.
    Je jette toujours un oeuil pour voir l'origine du décès.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  29. #24
    Jean Antoine

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonjour,

    1/ Afin de prévoir la fiabilité d'un composant, on cherche des modèles mathématiques qui s'approchent le plus possible du comportement qu'auront un grand nombre d'exemplaires.
    Les lois utilisées sont donc toujours approchées.


    2/ La loi Mv = 4.3-3.3Va/Vr indiquée par le fabricant que tu cites est bien une loi linéaire.
    Attention, il précise qu'il s'agit du coefficient applicable à la durée de vie (à distinguer du FR) .

    La seconde loi qu'il propose est applicable à certaines seulement de ses séries, qu'il cite.


    3/ Le rapport http://ecadigitallibrary.com/pdf/CAR...comber-CDE.pdf (du même fabricant) que tu cites est intéressant et mérite d'être lu avec attention. Il débat, et relativise d'ailleurs les dogmes tels que les facteurs de FR qu'on trouve encore dans certains normes, qu'il estime sans fondement.
    Mais il faut préciser que ce document est le compte rendu d'un travail de recherche réalisé pour une application particulière qui est celle des condensateurs électrolytiques montés en batteries de grande capacité, pour des systèmes de sauvegarde forte puissance de type UPS.
    Ses auteurs craignent avant tout le court circuit d'un des condensateurs, lequel provoque l'afflux catastrophique du courant de tous les autres condensateurs montés en parallèle. Ils précisent que ce court circuit peut être provoqué par une surtension due aux commutations des IGBT de puissance qu'alimente cette batterie.
    Ils proposent donc une méthode de test par surtensions transitoires appliquées au delà de la tension nominale, et - après en avoir débattu - décident de retenir une loi cubique pour le seul facteur tension (surtension en l'occurrence), la surtension étant le seul facteur dont ils peuvent expérimentalement mesurer l'effet, parce qu'elle provoque de très fréquents défauts. Ils n'y vont pas de main morte: ils montrent des graphes représentant des pics de tension allant jusqu'à 700 V pour un condensateur 400V. Sur certains d'entre eux, on peut voir que cela provoque un court circuit du condensateur (remontée du courant et chute brutale de la tension).

    Leur conclusion est:

    Conclusion
    Overvoltage transient testing is an effective way to show the efficacy of aluminum electrolytic bus capacitors for use with very low source impedances. Adequate anode foil formation voltage and the right paper separators and electrolyte can achieve excellent results and greatly reduce the likelihood of short-circuit failure’.



    4/ En raison de la généralisation hâtive des lois de défaillance des semi-conducteurs, beaucoup sont persuadés que la décroissance de fiabilité va se faire, sur n'importe quel composant, de façon exponentielle chaque fois qu'on augmente un paramètre quel-qu'il soit. Alors que c'est souvent vrai pour la température, ça n'est pas généralisable à d'autres facteurs et notamment pas au courant ni à la tension.
    Le modèle mathématique le plus proche peut être supra-linéaire, linéaire, infra-linéaire ou même être une constante, c'est à dire qu'il peut ne pas y avoir du tout de dépendance du FR au paramètre considéré.
    On cite l'exemple d'une self: si tu cherches une loi permettant de prévoir la défaillance d'une self en fonction du courant qui la traverse, tu vas avoir la surprise de constater que sa probabilité de défaillance en fonction du courant , n'est pas une loi parabolique, ni exponentielle, ni même linéaire: son FR ne dépend pas du courant qui la traverse.
    C'est vrai pour une self sans noyau comme pour une self à noyau.
    Contrairement au condensateur dont le diélectrique sera claqué au delà d'une certaine tension (donc d'un certain champ électrique), le champ magnétique provoqué par le courant d'une self ne pourra jamais provoquer le claquage du vide ou de l'air ou de l'isolant ou de tout autre matériau auquel il est appliqué.
    Le courant en excès dans une self à noyau provoque une saturation réversible de son noyau, et non pas son claquage destructif comme le ferait une augmentation de tension dans un diélectrique.


    Nous voilà bien loin de la question de Marc: vais-je sensiblement augmenter la durée de vie du condensateur de l'alimentation d'un téléviseur, correctement dimensionné en tension, en le remplaçant par un modèle qui supporte une plus forte tension ?
    La réponse est non.
    Et s'il le remplace par un modèle de plus faible ESR ou de meilleure tenue en température?
    La réponse est oui.
    jiherve fait bien de rappeler que la température de fonctionnement élevée des condensateurs électrolytiques de redressement des lampes à économie d'énergie, limite souvent la durée de vie de ces lampes bien en deçà de la durée de vie annoncée de 8000 ou 10000 h qui est celle du tube seul. Il y a des topics intéressants sur ce sujet ici.

    Bon après midi
    JA

  30. Publicité
  31. #25
    Tropique

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Citation Envoyé par Jean Antoine Voir le message
    2/ La loi Mv = 4.3-3.3Va/Vr indiquée par le fabricant que tu cites est bien une loi linéaire.
    Attention, il précise qu'il s'agit du coefficient applicable à la durée de vie (à distinguer du FR)
    Cette loi est effectivement linéaire; ce n'est pas une proportionnalité simple et directe de ce type cependant:
    Pour Vapp = 100% de Vnom, le coefficient est égal à 1
    Pour Vapp = 80% de Vnom, le coefficient est égal à 0,8
    Pour Vapp = 50% de Vnom, le coefficient est égal à 0,5
    D'autre part, avec un FR faible et la durée de vie (<<MTBF) définie indépendamment, l'impact n'est pas directement apparent: comment l'ensemble des facteurs de correction se combinent-ils, est-ce une simple multiplication, ou une loi plus complexe

    Cette loi a le mérite d'être immédiatement utilisable, et montre par exemple que si on remplace un condensateur utilisé à Vnom par un modèle 2.Vnom, on va gagner 165% en durée de vie.
    Ce sont des approximations, assez grossières, et qui ne tiennent pas compte des effets simultanés de la tension et de la température: à haute T°, le condensateur est beaucoup plus vulnérable à l'effet de la tension.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  32. #26
    Jean Antoine

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonsoir,

    Il ne faut pas confondre la durée de vie et le FR.
    La durée de vie est le temps de fonctionnement (des composants qui s'usent), avant que l'usure ne les rende inutilisables.
    Le FR (Failure Rate) est la quantité de défauts par milliard d'heures pendant la phase de vie (c'est à dire tant que la fin de vie n'est pas atteinte pour cause d'usure).

    Je vais essayer d'expliquer mieux, au moyen d'un exemple chiffré, extrait du dossier http://www.microspire.com/fichiers/p..._generales.pdf qui mérite d'être lu attentivement, et du catalogue complet http://www.microspire.com/fichiers/c...logue_2009.pdf


    1/ FR d'un condensateur.

    Un condensateur de gamme moyenne, Snapsic, utilisé à Vnom et à 40°C, a un FR de 25 FIT, ce qui veut dire 25 défauts par milliard d'heures de fonctionnement, soit un MTBF de 4560 ans, autrement dit un défaut tous les 4560 ans.

    Si au lieu de Vnom on lui applique 80% de Vnom, son FR doit être multiplié par 0,8, ce qui signifie que son MTBF est divisé par 0,8 et donc on aura un défaut tous les 5700 ans.

    Le même calcul montre que si on lui applique 50% de Vnom, on aura un défaut tous les 9120 ans

    S'il est utilisé à 105°C, son FR est multiplié par 14, ce qui veut dire qu'il présentera un défaut tous les 325 ans à Vnom, tous les 407 ans à 80% de Vnom et 651 ans à 50% de Vnom.


    2/ Durée de vie de ce même condensateur

    Elle figure dans sa spécification particulière, sous forme d'un abaque. Elle est fonction de la température, du courant, mais pas de la tension.

    Jusqu'à 45°C, à I nom, la durée de vie est 200000h, soit "seulement" 23 ans.
    A 55° elle est de 100000h soit 11 ans
    A 85° elle est de 1 0000h soit 1,1 an
    A 105° elle est de 2500h soit 3,4 mois


    Conclusion

    Le FR est le nombre de défaillances par unités de temps d'un composant qui n'a pas atteint sa fin de vie.
    Le FR d'un condensateur électrolytique dépend de la tension appliquée et de la température.
    Mais le FR d'un condensateur électrolytique est tellement faible, que même en combinant les pires conditions de température (loi non linéaire) et de tension (loi linéaire), on ne risque pas plus d'un défaut par période de 325 ans.
    Ce n'est donc pas le FR du condensateur qui risque vraiment de créer un défaut, c'est sa durée de vie seule qui limitera son emploi. Or, sa durée de vie dépend du courant, de la température, mais pas de la tension.

    Donc, pour revenir à la question de Marc: vais-je sensiblement augmenter la durée de vie du condensateur de l'alimentation d'un téléviseur, correctement dimensionné en tension, en le remplaçant par un modèle qui supporte une plus forte tension ?
    La réponse est non.
    Et s'il le remplace par un modèle de plus faible ESR ou de meilleure tenue en température?
    La réponse est oui.

    Bonne nuit.

    JA

  33. #27
    jiherve

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonsoir,
    le problème c'est que l'un comme l'autre(FIT,MTBF) ne peuvent être estimés (même en vieillissement accéléré) que de façon statistique ,il n'y a pas de formules a priori juste des recettes de cuisine et que compte tenu de la durée de vie commerciale de certains composants ces paramètres sont devenus totalement pifomètrique.
    Il existe aujourd'hui des composants dont la fiabilité est totalement inconnue, pb soulevé en son temps(2005 ?) par un groupe de travail NASA/JPLABS si mes souvenirs sont bons.

    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  34. #28
    marc.suisse

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Bonsoir à tous

    Je suis content que la discussion que j'ai ouverte apporte tant de réponses intéressantes tant facilement compréhensibles tant que légèrement poussées techniquement

    Je viens de découvrir les réponses ajoutées depuis ma dernière visite, je prendrais donc plus de temps demain à bien lire tout ceci, mais j'ai néanmoins envie de poser une question, encore..

    Donc comme le dit Jean-Antoine, cela ne vaut pas la peine de monter des condensateurs de plus forts voltages malgré que dans "certains cas, clé d'oeil à Tropique", que ces condensateurs possèdent un ESR moins élevé.

    Je pense voir demain la personne qui m'a affirmée que le montage des condensateurs de plus fortes valeurs en tensions nuisait à la fiabilité dans le temps et déconseillait donc leurs montage et je voudrais lui répondre le plus clairement possible.

    On peut donc monter des condensateurs avec une plus forte tension, mais cela ne servira à rien pour gagner en fiabilité, mais cela n'apportera pas non plus une baisse de la fiabilité.

    Cette même personne m'a expliqué qu'il montait systématiquement des condensateurs de marques Panasonic, plus chers évidemment, avec lesquels il n'y jamais eu de problème par la suite.

    Je veux bien, je suis d'accord, mais après tous les téléviseurs que j'ai réparés et dans lesquels j'ai mis des condensateurs très certainement meilleurs que ceux montés initialement mais sans arriver aux prix de condensateurs Panasonic, je me rends compte que j'ai pas eu non plus de retours après réparation même après une assez longue période.

    Donc cela ne veut rien dire...

    Pour terminer et avant d'aller me coucher, je tiens à préciser, que dans les cas des platines alimentations de téléviseurs sur lesquels je décèle un ou plusieurs condensateurs gonflés, je prends systématiquement la décision de remplacer l'intégralité des condensateurs de la platine, sauf peut être le gros condensateur de filtrage du 300V, encore que des fois, c'est lui qui embête...

    En tout cas merci à tous les intervenants d'apporter leurs savoir dans le domaine et je poserais sans aucun doute de nouvelles questions demain

    Bonne nuit !
    On a tous quelque chose à s'apporter .

  35. #29
    DAUDET78

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Citation Envoyé par marc.suisse Voir le message
    Cette même personne m'a expliqué qu'il montait systématiquement des condensateurs de marques Panasonic,
    C'est comme les stations services ! J'ai un voisin qui ne va que dans les stations ESSO, le gasoil y est meilleur , parait-il ! C'est une question de gout ....
    J'aime pas le Grec

  36. #30
    marc.suisse

    Re : Questions sur les tensions des condensateurs électrolytiques

    Salut

    Effectivement, et cela doit aussi avoir un effet "placebo"

    Tiens une question en passant, mais juste en passant.

    Jean-Antoine dit ceci :

    Citation Envoyé par Jean Antoine
    on envisage de stocker l'appareil hors fonctionnement pendant des années: la re-formation du condensateur sera moins consommatrice de courant et échauffera donc moins le condensateur.
    Cela voudrait dire qu'un condensateur non fonctionnel pendant une durée assez longue ne va pas forcément s'user ?

    Car j'ai souvent entendu dire que les condensateurs séchaient, même pendant leurs stockage dans les casiers de rangements de l'atelier.
    On a tous quelque chose à s'apporter .

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