電解コンデンサ
コンデンサの中で寿命を厳重に計算する必要のあるのが電界コンデンサです。容量が大きく、極性もあり、一般的には直流ラインにリップル除去の目的で使用されます。インバーターやスイッチング電源の入力側、出力側などに利用する場合はスイッチング回路に供給、あるいはスイッチング回路から出力する電流は電界コンデンサの充放電により行われるため、自己発熱もあり、周囲温度と合わせて厳重に計算の上使用する必要があります。最高周囲温度で製品寿命を十分カバーできる寿命になるように計算して使用する必要があり、また容量も含めて考えるため、コンデンサの中では意外と扱いにくい種類になります。
5℃2倍速などと言われる寿命(周囲温度が5℃上がると寿命が半分になるという意味)ですが、各コンデンサメーカが計算式を公にしていますので、それに沿って計算することが大切です。また電解コンデンサのリップル電流は電解コンデンサのリードに電流プローブを入れて実測するのが最も安心できる方法です。
主流はアルミ電解コンデンサですが、コストで有利な従来の電解コンデンサなど、用途により使い分けができますが、寿命については十分な検証が必要です。また電解液の漏れによるプリント基板上での短絡などの事故もありますが、多くはリップル電流耐量を超えた使用による自己発熱による電解コンデンサの破損が原因です。
50Hzや60Hzなとの商用周波数に、数十kHzから数百kHzのスイッチング周波数リップルが重畳されている場合は極力電解コンデンサの負担が減るように並列に電解コンデンサを入れるような設計が必要です。また電解コンデンサは直列寄生インダクタンスが大きいためスイッチング素子の電源ラインに入れる場合はできるだけスイッチング素子の近くに配置して配線を含めたインダクタンスが小さくなるような物理的な配置にします。スイッチング電源のサージ電圧を決める要因の一つは電解コンデンサのインダクタンス分です。
また高周波やオーディオアンプなどで使用する際も極端に大きな容量の電解コンデンサを1つ用いるよりも、数個のコンデンサを並列にして挿入することで電源ラインのインピーダンスが下がり、アンプの自己発振を防ぐことができます。寄生インダクタンスが大きいコンデンサであるため、容量・耐圧で代用が可能であればセラミックコンデンサなどの寄生インダクタンスが少ないコンデンサを用いることも視野に入れておくと良いでしょう。
また電解コンデンサの耐圧が足りない場合に直列で使用する例がありますが、この場合は各々の電解コンデンサに高抵抗の抵抗を並列に入れ、電圧バランスが崩れないようにする必要があります。通常は電解コンデンサの漏れ電流の10倍から100倍程度の直流電流が流れる程度の抵抗値が良いとされていますが、あくまでも経験値ですので電解コンデンサの仕様を確認することが必要です。
