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コンデンサを適切にご使用いただくために！故障の現象と原因、対策の事例をご紹介
エーアイシーテックのコンデンサは、製品の設計と製造に厳しい品質管理と 安全基準を適用しています。しかし、現在の技術水準では、コンデンサの 故障をゼロにすることは困難です。 故障すると、直流で電荷を溜めたり、ノイズやリプル電流を取り除いたり する基本的な機能を失います。最悪の場合には、発火して火災に至る 危険もあります。 “ケースに亀裂がある”や“煙が出ている”といった状態になった場合は 故障ですので、ただちに電源を遮断し適切な対応が必要です。 関連カタログでは、コンデンサを適切にご使用いただくために、故障の現象と 原因、対策の事例をご説明しています。ぜひ、ご一読ください。 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
オープン故障の原因は主に断線や抵抗の著しい増大です！コンデンサの壊れ方をご紹介
コンデンサがオープン故障すると、回路が完全に切り離されてしまいます。 たとえば、電源の平滑回路に大容量のコンデンサを使うと、大波のような 電圧波形を平坦な直流電圧にできますが、コンデンサがオープンになると、 高い電圧が回路に印加されて半導体が故障する場合があります。 オープン故障の原因は主に断線や抵抗の著しい増大です。これらはコンデンサ 外部端子と配線との接続部分で多く発生します。 外部端子、内部の配線、構造はコンデンサの種類によって異なるため、 さまざまなオープン故障のタイプがありますが、コンデンサ使用時のほか 基板に実装する時や輸送時の振動や衝撃、機器の基板上への配置などに オープン故障の要因が潜んでいます。 関連カタログでは、さまざまな故障の現象と事例 、 要因と対策について 豊富にご紹介しております。ぜひ、ダウンロードしてご覧ください。 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
温度や雰囲気などの環境に大きく影響を受け、急速な化学反応が起きることで故障が発生！
アルミ電解コンデンサは小型で大容量が得られるため、電源回路や電子回路 には欠かせない電子部品です。ほとんどのアルミ電解コンデンサは有極性 であるため、通常は直流回路で使われます。 動作原理は化学反応を利用しており、別名ケミカルコンデンサとも呼ばれて います。このためアルミ電解コンデンサの性能は温度や雰囲気などの環境に 大きく影響を受け、急速な化学反応が起きることで故障が発生します。 関連カタログでは、アルミ電解コンデンサとフィルムコンデンサの故障事例と その要因、根本原因、対策を詳しくご説明しています。ぜひ、ご覧ください。 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
アルミ電解コンデンサは幅広い用途の直流回路で使用可能！コンデンサの基礎知識をご紹介
アルミ電解コンデンサは、電気化学的な動作原理を応用した有極性で 有限寿命のコンデンサで別名ケミカルコンデンサとも呼ばれます。 このコンデンサは、体積効率（単位体積当たりの静電容量）が高く、 数千ミリファラッドの大容量が得られることや、大きなリプル電流に耐え、 高い信頼性を持つなどの利点があり、幅広い用途の直流回路で使われます。 一方で、他のコンデンサに比べて、漏れ電流が大きい、容量許容範囲が ±20％と広い、等価直列抵抗が高い、有限寿命であること等を考慮して 使用することが必要です。 関連カタログでは、アルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサの特長と 構造を詳しくご紹介しています。ぜひ、ダウンロードしてご覧ください。 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
コンデンサが許容するリプル電流と温度と周波数補正を考慮してコンデンサをお選びください！
インバータ回路のDCリンクに使っていたアルミ電解コンデンサが発熱して 圧力弁が作動し、コンデンサから電解液が噴出した事例をご紹介します。 原因は、許容値を超えたリプル電流がコンデンサに流れ込み、コンデンサが 設計値を超えて発熱したこと。 発熱により絶縁が低下してショート状態となり、電解液から発生したガスに よりコンデンサ内部の圧力が上昇。圧力弁が作動し、電解液がエアロゾル状に 噴出しました。 【対策】 ■設計段階で想定されるリプル電流の大きさや波形が仕様に合っているか確認 ■コンデンサが許容するリプル電流と温度と周波数補正を考慮して選択 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
対策として、充放電回路に対応した仕様のコンデンサを使用してください！
溶接機やストロボフラッシュのようなコンデンサの充放電が頻繁に繰り 返される回路で、アルミ電解コンデンサの容量が短時間で減少した 事例をご紹介します。 アルミ電解コンデンサに繰り返して充放電を行うと、陰極箔の表面で以下の 反応が連続的に起こります。 ［充電時］電解液の電気分解によるガス発生 ［放電時］陽極箔の電荷が陰極箔に移動し陰極表面が酸化される この結果、内部の圧力が上昇して圧力弁が作動した際のオープン故障が 発生する、もしくは陰極箔の容量が低下することでコンデンサ静電容量が 減少する等の故障を招きます。 この現象は充放電だけでなく、コンデンサに大きな電圧変動が印加される 場合にも発生する場合があります。 【対策】 ■頻繁に充放電が繰り返される回路には、充放電回路に対応した仕様の コンデンサを使用する ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
圧力弁が作動する要件と安全確保のための規定を見直し、必要なスペースを確保！
当事例では、電源機器にスナップイン形アルミ電解コンデンサを使用し、 機器の薄型化のため、放熱板ヒートシンク とコンデンサ上部を密接させて いました。 機器の異常時試験を実施するためにコンデンサに意図的に過電圧を印加した ところ、コンデンサ上部にある圧力弁が作動せず発熱。その後コンデンサの 接地面から電解液の蒸気が噴出しました｡ 原因は、過電圧によりコンデンサがショートし、電流が流れて発熱したこと。 熱で電解液が気化しコンデンサ内部の圧力が上昇し、圧力弁が作動せず、 接地面にあったコンデンサの封口部から電解液のガスが噴出して基板の 配線パターンをショートさせ、スパークが発生して発煙しました。 【対策】 ■圧力弁が作動する要件と安全確保のための規定を見直し必要なスペースを確保 ■十分なスペースが確保できない場合には、コンデンサ側面に圧力弁を設けた タイプがおすすめ ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
コンデンサの取付配置を見直し、輻射熱の影響を軽減するための冷却方法を変更！
リプル電流を除去するために同定格・同ロットのアルミ電解コンデンサを 5個並列で使用していましたが、このうちのひとつのコンデンサが故障して 圧力弁が作動した事例をご紹介します。 基板のレイアウト部品配置の制約から、故障したコンデンサは他の コンデンサから離れた位置に取り付けられていました。 その位置には発熱部品が隣接しており、発熱部品の輻射熱によって、 このコンデンサは他のコンデンサよりも高温にさらされていました。 このため比較的短い期間で摩耗故障し、圧力弁が作動したことが原因です。 【対策】 ■コンデンサの取付配置を見直し ■輻射熱の影響を軽減するための冷却方法を変更 ■高リプル電流に対応できる長寿命のコンデンサがおすすめ ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
出力電圧の過渡応答性能が低下して所定の電圧が得られないことが原因！対策をご紹介
DCDCコンバータの低温作動試験で、出力電圧が低下する不具合が発生した 事例をご紹介します。 DCDCコンバータの出力部分に電解液を使用したアルミ電解コンデンサが 使われていました。 概ね-20℃以下の低温では、電解液の電気伝導度が低下して粘度が上がるため、 容量が数十％低下し、周波数に対する応答性も悪くなり、等価直列抵抗も増大。 この結果、出力電圧の過渡応答性能が低下して所定の電圧が得られないことが 原因とわかりました。 【対策】 ■低温におけるコンデンサの容量・ESR・インピーダンスとその周波数特性を 確認し、適切なコンデンサを選択 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
対策として、コンデンサを取り扱う前には蓄積された電荷を放電させてください！
アルミ電解コンデンサの交換作業で、コンデンサの端子を金属でつないだ ところ、スパークしてオペレータを驚かせてしまいました。 コンデンサを放電すると、電極に蓄えられた電荷は瞬時に消滅して、 端子間の電圧は見かけ上ゼロになりますが、誘電体の双極子分極は 維持されます。 短い放電時間でコンデンサを開放すると、誘電体に残った双極子分極に よって電極に電圧が再び誘起されます。 つまり誘電体に蓄えられた電荷が染み出して端子に再起電圧を発生させます。 この状態で端子を導体で短絡させたためスパークが発生しました。 【対策】 ■コンデンサを取り扱う前には100Ω～1kΩ程度の抵抗をコンデンサの 端子間に接続させ、蓄積された電荷を放電させる ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
充填材を廃止して素子をリブで固定する構造を採用！"12時の方向"なるように取付方法を変更！
水平に取り付けられたネジ端子形アルミ電解コンデンサが、故障して 封口部分が破裂した事例をご紹介します。 故障したネジ端子形アルミ電解コンデンサは、圧力弁が"6時の方向"となる 水平に取り付けられていました。 コンデンサが劣化したり故障すると、コンデンサの素子温度が急激にあがり 内部でガスが発生。このコンデンサには素子を固定する充填材が使われており、 素子温度上昇にともなってこの充填材が軟化して流動し、圧力弁を塞いで しまいました。 この結果、スムーズな圧力弁の動作を妨げて、封口部分が開裂しました。 【対策】 ■アルミ電解コンデンサの圧力弁が"12時の方向"なるように取付方法を変更 ■充填材を廃止して素子をリブで固定する構造を採用 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
コンデンサの定格電圧を上げて漏れ電流の格差を小さくし、分圧抵抗値も見直し！
直列接続したアルミ電解コンデンサがショート短絡した事例をご紹介します。 コンデンサ列に漏れ電流の大きいコンデンサが含まれると、電圧のバランスが 崩れて定格電圧以上の電圧にドリフトし、コンデンサが短絡することがあります。 このため、コンデンサを直列接続する際には個々のコンデンサに抵抗器 (分圧抵抗)を並列接続させることが推奨されています。 しかし当事例では、個々のコンデンサの漏れ抵抗が大きく異なっていたため 分圧抵抗が機能していませんでした。 【対策】 ■直列接続された個々のコンデンサの電圧分布を均一させるため、 コンデンサの定格電圧を上げて漏れ電流の格差を小さくし、 分圧抵抗値も見直し ■同じ製造ロットのコンデンサを使用することで温度変化や電圧変動に 対する漏れ電流の挙動を揃える ■これにより分圧の安定性を補助することができる ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
対策として、実際に印加される電流が許容値以下となるようにしてください！
箔電極形フィルムコンデンサを同定格の蒸着電極形フィルムコンデンサに 変更したところ、コンデンサがオープン故障しました。 定格が同じでも蒸着電極形は箔電極形よりパルス許容電流値が小さく設定 されています。これは箔電極よりも蒸着電極の方が抵抗が高く発熱が 大きくなるためです。 蒸着電極形に急峻なパルス電流や高周波電流を加えると、コンデンサが 発熱して誘電体フィルムが熱収縮し、蒸着電極と集電電極（金属溶射）により 形成される金属層との接合が損傷して接続が不安定になります。 最終的には両者の接続が外れてオープンになりますが、高電圧が印加されると スパークが発生して発火する場合もあります。 【対策】 ■実際に印加される電流が許容値以下となるようにする ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
オーバーコートする場合は、基板の熱膨張係数を考慮して樹脂を選択してください！
基板に実装したリード線形フィルムコンデンサを樹脂でコーティング していました。コンデンサ素子とリード線との接続部分がスパークして、 コンデンサが発火しました。 原因は、コーティングした樹脂が膨張と収縮を繰り返して、コンデンサに 応力が加わったこと。 この結果コンデンサ素子とリード線との接続部分がストレスを受けて剥離し、 電圧が印加されてスパークし、コンデンサが発火しました。 【対策】 ■オーバーコートする場合は、基板の熱膨張係数を考慮して樹脂を選択 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
小型・大容量・高耐圧・長寿命！コンデンサは、シンプルですが大変重要な働きをしています
コンデンサの仕組みとはたらきについてご紹介いたします。 コンデンサを表す回路記号には、平行な線が2本描かれたものが使われています。 これは、コンデンサが2枚の平行な導体板電極から構成されていることを 表しています。 コンデンサの電極板の面積が広いほど、また2枚の電極板の距離が近いほど、 電気をためる能力が高くなります。 また、電極板は絶縁材料によって電気的に分離されており、この絶縁材料 によって、コンデンサは直流電流を遮断して電気を蓄える能力（容量）を持ちます。 これらの材料は一般に誘電体と呼ばれています。 【コンデンサの機能】 ■電荷（電気）を蓄える ■直流の電流を通さないが、交流の電流は通す ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
