¿Los capacitores de capacitancia demasiado alta son "malos" para el circuito?

  

¿Cómo puede un mal funcionamiento del condensador si la capacitancia aumenta? ¿El condensador no tardaría más en cargarse completamente?

El condensador es un depósito de carga. Las fuentes de alimentación de modo conmutado deben cargarlo primero. Los condensadores demasiado grandes podrían hacer que el circuito de alimentación interna se vuelva inestable, lo que crearía grandes desviaciones de voltaje en el condensador y podría quemarlo debido a un calentamiento del condensador demasiado grande causado por su resistencia parásita no cero denominada "ESR".

  

¿Puede un capacitor de alta capacitancia realmente causar cualquier tipo de "quemadura"? Quiero decir que no puede almacenar o producir una corriente más alta que la que proporciona la fuente de alimentación, ¿verdad?

El condensador se quema con bastante frecuencia. En realidad, la falla del condensador de aluminio es el mecanismo de falla más común en unidades de motor grandes. Los motores y otros dispositivos electrónicos de potencia (inversor solar, inversor eólico, cargador de batería de automóvil, ...) exhiben ondulaciones de corriente muy grandes en varias frecuencias. Estas corrientes de onda causan el calentamiento del capacitor (ESR), que degrada la capacitancia del capacitor y aumenta aún más la ESR. Es como una retroalimentación positiva. Las tapas de aluminio tienen una vida útil limitada medida en miles de horas. Su vida útil también disminuye con temperaturas elevadas.

La forma típica de mitigar este problema es usar múltiples casquillos paralelos (dividiendo las corrientes de rizado) o utilizando condensadores de mayor calidad. Estos métodos, sin embargo, tienden a aumentar el costo del producto final. La industria de la electrónica es muy despiadada hoy en día, lo que da lugar al diseño para una funcionalidad completa y una tasa de fallas razonable, pero no un poco más.

Otras respuestas también enumeran buenos ejemplos de cómo no solo el capacitor puede quemarse, sino también cómo el capacitor grande puede hacer que otros componentes se quemen.

Limitaré mi respuesta / adición a las fallas de tipo "quemar", porque de lo contrario hay realmente una lista de circuitos de una milla de largo que pueden funcionar mal (cualquier filtro de paso alto, cualquier circuito de retroalimentación, etc.) y dependiendo de lo que controlen. las cosas pueden quemar / explotar. El ejemplo que dio SunnyBoyNY con el límite de salida de SMPS es en realidad un ejemplo de bucle de realimentación. Más modestamente, cualquier opamp puede (y lo hará) oscilar con una capacitancia grande / correcta en su salida; y cuando lo haga se calentará. A menos que tenga protección / apagado térmico, puede dañarse. En todos estos casos, es la reducción del margen de fase por el límite [incrementado] que está causando un problema. No voy a entrar en detalles sobre esto, porque la teoría de control de LTI es casi ciertamente demasiado difícil de entender [de inmediato] por alguien que se pregunta sobre este problema de daño de capacitor demasiado grande.

Sin embargo, incluso en una fuente de alimentación lineal, un condensador que está sobredimensionado en relación con el rectificador (diodo) puede ocasionar una falla del rectificador a través de una mayor corriente pico [de carga]. A continuación se muestra una ilustración de libro de texto del problema (por un medio - rectificador de onda con filtro capacitivo):

Cuantomássuaveeslatensiónfiltrada(menosondulación),mássuaveeslacorrientedecarga,perolamismaenergíasetransfierealcapacitorenunperíododetiempomáscorto(intervalodeconducción)paraqueeldiodoveaunpico/aumentorepetitivomásaltocorrientecuandoseaumentaelcondensador.Enrealidad,estoessolounaversiónrepetitivadelpeorescenario,queeslacorrientedeentradacuandoelcapacitorestácompletamentedescargado(encuyocasoelpicoserámuchomásalto),perovalelapenaseñalarquelosdiodostienenclasificacionesdecorrientediferentes/másbajas.paraelestrésrepetitivofrenteaeventos"no repetitivos" (que es un poco inapropiado, tales eventos pueden repetirse en ninguna parte cerca de la frecuencia de la red; esta nota de aplicación es una buena lectura para la jerga de especificación de diodos.)

Una variación menos obvia [porque no involucra cosas vendidas como condensadores] de este problema de corriente de arranque es la capacidad de la compuerta de un MOSFET. Haga que sea demasiado grande [por ejemplo, al cambiar / aumentar el modelo MOSFET para que pueda cambiar una carga más grande] y la corriente de entrada puede dañar el pin IO de un microcontrolador ...; evitar tal escenario es una de las [muchas] razones por las que los circuitos del controlador MOSFET pueden complicarse.

Finalmente, los problemas mencionados no son insuperables. Uno puede compensar los bucles de retroalimentación (una forma de hacerlo es en realidad agregando / aumentando los capacitores [s], pero en una parte diferente del circuito). En cuanto a la limitación de la corriente de entrada (directamente), existen numerosas soluciones, la más obvia es agregar un inductor.

Los condensadores de aluminio, que normalmente son baratos y tienen mayor capacidad, tampoco son confiables. Tienen una vida útil de miles de horas. Si los miras, incluso puedes ver que están preparados para la explosión:

enlace

¿Ves esos cortes? Se abrirán de par en par y dirigirán la explosión hacia la parte superior, salvando el resto del tablero.

Su pregunta de publicación no especifica en qué parte del circuito se encuentra el capacitor ni qué lo suministra. Por ejemplo, una batería de automóvil gruesa que suministra a su circuito cables de cobre de 12 V a 1 mm ^ 2. Supongamos que la entrada de su circuito tiene un capacitor de 100,000 microFaradios de grasa grande, ¿qué longitud de cable de suministro sería menor a 0.05 ohmios, así que vaya a 120 amperios cuando se conecte por primera vez?

No intentes eso en casa. Para diseñar un circuito que sea seguro y tenga una gran capacitancia de entrada, debe configurar un poco de conmutación adicional cerca del extremo de la entrada para que pueda llenar el capacitor de entrada más gradualmente a través de una resistencia modesta y no consumir energía. Circuito principal hasta que haya cargado la entrada C y atornillado por los cables.

En el otro extremo de su circuito, suponga que tiene un transformador HF rectificado en un condensador de suavizado de salida. Después de hacer el inicio seguro, esa unidad podría tener 12 voltios y 10 amperios en su interior. Después de diez segundos, ha recibido 1200 julios, por lo que si tiene un condensador de salida, podría haber almacenado lo suficiente para matarlo o iniciar un incendio. Las quemaduras son una subestimación; es posible obtener mucha más corriente y mucho más voltaje de un circuito no especificado (¿acaso eso contendría una bobina de ignición de un automóvil?) y un condensador industrial grande que la batería original suministrada.