R E G A L O P E R T E
CAPITOLO
DEDICATO AI
Condensatori
Low-ESR
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Introduzione |
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Fin dal 2002 si parla di un`elevata percentuale di problemi con condensatori in alluminio a bassa resistenza prodotti a Taiwan, componenti utilizzati in un gran numero di dispositivi elettronici, nelle telecamere, nei TV a schermo piatto LCD e Plasma, nei Monitor LCD ed anche nei computer PC. Una delle più grandi industrie americane case ha ammesso di aver utilizzato, senza naturalmente saperlo, condensatori inaffidabili ed ha affermato che almeno 5 produttori taiwanesi (c'è chi dice addirittura 11) di condensatori hanno realizzato condensatori low-ESR di scarsa qualità. |
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Tra i numerosi produttori di motherboard per PC solo una casa ha ammesso il problema ed ha iniziato ad usare solo condensatori della giapponese Rubycon, la prima insieme a poche altre aziende giapponesi, capace di produrre questi condensatori di nuova generazione in maniera affidabile, solo successivamente è stata seguita da altri. Negli anni scorsi il problema dei condensatori elettrolitici scadenti ha coinvolto una quantità di prodotti davvero impressionante ed hanno causato grossi problemi nei settori più disparati. Si calcola che ogni anno a Taiwan vengono prodotti oltre 22 miliardi, pari a circa il 30% della produzione mondiale, quindi la scarsa qualità dei componenti potrebbe avere effetti pesanti a livello globale. Cercheremo di fare il punto della situazione, spiegando cosa sono ed a cosa servono i condensatori Low-ESR, cosa ha causato questi problemi e quali potrebbero essere le conseguenze per il mercato e per gli utenti |
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Condensatori Low-ESR: cosa sono ed a cosa servono |
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I condensatori, ricordiamo, sono dei particolari componenti elettronici, nel cui interno si forma un campo elettrico; in questo modo riescono ad immagazzinare una certa quantità di carica elettrica tra le armature (ogni condensatore è composto da due piastre metalliche, dette armature, una carica positivamente e l`altra negativamente, tra cui è interposto un dielettrico). Esistono numerosi tipi di condensatori, ognuno con caratteristiche e forma specifiche, abbiamo condensatori piani, cilindrici, etc. |
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Esistono numerosi tipi di condensatori, ognuno con caratteristiche e forma specifiche, abbiamo condensatori piani, cilindrici, etc. Nel settore dell`informatica, i condensatori sono utilizzati principalmente nei circuiti di regolazione dei voltaggi, per accumulare una quantità di energia 'pronta all`uso'; ad esempio il circuito di alimentazione di un processore di ultima generazione necessita di condensatori che permettano di fornire energia elettrica in poche frazioni di secondo (il consumo di un processore infatti non è costante e può avere anche picchi molto elevati) in quanto l`alimentazione diretta dall`alimentatore non è in grado di fornire in tempi adeguati queste regolazioni.
Negli apparecchi elettronici, i condensatori sono utilizzati principalmente nei
circuiti di stabilizzazione e regolazione delle tensioni, per filtrare i residui
di corrente alternata ed accumulare una quantità di energia
'pronta all`uso. Ad esempio il circuito di alimentazione di un processore di
ultima generazione necessita di una sezione alimentatore capace di fornire energia
elettrica in poche frazioni di secondo (il consumo di un processore infatti non
è costante e può avere anche picchi molto elevati). I condensatori sono una
parte importantissima in queste situazioni affinché l'alimentatore non
si "sieda" durante le richieste repentine di corrente,
paragonabili a dei transienti con fronti molto ripidi. |
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I
sistemi di ultima generazione utilizzano corrente elettrica con voltaggi molto
bassi, ma con un`intensità estremamente elevata (voltaggi intorno a 2 - 3 Volt ed
intensità di decine di Ampere), questa particolarissima situazione situazione genera una
maggior resistenza nei componenti, e quindi anche nei condensatori.
Inoltre bisogna considerare che i numerosi processori con le relative memorie,
montati nei computer, nei TV a schermo piatto,ecc. necessitano di
quantità sempre maggiori di energia, esenti il più possibile da ripple, quindi è necessario progettare
dei regolatori di tensione con un numero maggiore di condensatori, in modo da aumentare
la capacità complessiva del sistema. |
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Tutti
i circuiti che necessitano di grande capacità e precisione nelle regolazioni,
come le schede madri, utilizzano condensatori Low-ESR, ed il mercato è in
continua espansione; il problema che approfondiremo in questo articolo è
presente sui condensatori Low-ESR in alluminio prodotti a Taiwan. La
controversia che ha causato questi problemi nasce da un caso piuttosto
particolare. |
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Condensatori ESR difettosi |
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Questo scienziato ha però lasciò la Rubycon per un lavoro presso la Luminous Town Electric in Cina, per la contribuì alla produzione di una copia del famoso elettrolita ad acqua P-50. Purtroppo questo scienziato non è stato l’unico ad avere la furba idea di scappare con la formula: anche i membri del suo staff hanno abbandonato Rubycon per vendere un elettrolita a basso prezzo a molte aziende taiwanesi produttrici di condensatori. Sfortunatamente i membri dello staff hanno copiato solo una parte della formula. |
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Condensatori ESR visibilmente guasti |
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Il risultato è stato un elettrolita che, una volta
inserito nei condensatori, si trasforma in una vera e propria “bomba a tempo”.
Il problema è legato alla mancanza
di alcuni componenti fondamentali nell’elettrolita. Trattandosi di una
sostanza a base di acqua, nel momento in cui viene sottoposta al passaggio di
corrente elettrica, in essa avviene il fenomeno dell’elettrolisi. Questa
reazione libera una certa quantità di gas, principalmente idrogeno, che fa
gonfiare il condensatore. A causa di questo fatto, i condensatori affetti dal problema, si notano subito: appaiono visibilmente gonfiati, e in molti casi la
pressione fa rompere la guarnizione di gomma che chiude il condensatore nella
parte inferiore, oppure il coperchio superiore, provocando la fuoriuscita dell’elettrolita.
Una volta che dal condensatore è uscita questa sostanza, esso perde pressoché
tutta la capacità di immagazzinare corrente elettrica, creando grossi problemi
nei circuiti in cui è stato inserito. Quando questo accade all’interno di un computer, le prime 'vittime' sono il processore e la memoria RAM, poiché i condensatori low-ESR sono usati principalmente proprio nei circuiti di regolazione del voltaggio di questi ultimi. Il rischio che si danneggino è, tutto sommato, abbastanza limitato, poiché la mancanza dei condensatori tende a creare dei “buchi” nell’alimentazione di questi componenti (non delle sovratensioni, per fortuna). Il primo sintomo è dunque una strana instabilità del sistema, poiché i problemi di alimentazione provocano la corruzione dei dati. Questo problema accade molto spesso anche nei monitor LCD e nelle TV a schermo piatto che fanno uso di elettrolitici ESR, con sintomi dei più disparati. Si consiglia quindi di testare visivamente e con capacimetro tali componenti. Negli alimentatori è auspicabile effettuare una sostituzione di tutti gli elettrolitici con nuovi ESR ad alta temperatura di lavoro (105°). Alcuni test effettuati, hanno rivelato che la vita di questi condensatori è di circa 2000 ore (mediamente sono garantiti per 4000 ore), ma secondo Intel, questi condensatori possono iniziare a dare problemi anche solo dopo 250 ore di utilizzo. Alla luce di ciò, è importante sottolineare che i sistemi che usano questi condensatori solitamente manifestano problemi solo dopo molte ore di utilizzo. Nelle foto inserite in questa pagina è possibile vedere dei condensatori assolutamente guasti. |
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Rischio esplosione? |
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Elettrolitico aperto |
Molti lettori ci hanno chiesto se ci fosse da tenere in considerazione la possibilità di esplosione da parte di questi condensatori. Come abbiamo visto, l’elettrolisi del liquido contenuto nei condensatori produce una certa quantità di gas. Il condensatore vero e proprio è rinchiuso all’interno di un contenitore chiuso ermeticamente, ragion per cui la sua pressione interna aumenta finché questo non si rompe. I contenitori sono fatti di un sottile lamierino di alluminio, mentre il tappo inferiore è fatto di semplice gomma, e solitamente questo non resiste molto, quindi non appena la pressione diventa modestamente più alta del normale, questo tappo cede in maniera innocua lasciando uscire i gas e un po’ di elettrolita. Questa tuttavia è una situazione non prevista dal costruttore e quindi non prevedibile. |
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I condensatori non hanno alcun genere di “valvola di
sfogo” di emergenza, spesso presente nei grossi elettrolitici con
tensione superiore ai 250 Volt, poiché in condizioni normali non ce ne
sarebbe la necessità. Fatta questa considerazione è evidente che c’è una
certa possibilità (davvero molto remota) che la pressione aumenti tanto
da provocare un cedimento dell'involucro esterno molto violento, capace
anche di scagliare qualche scheggia di materiale. In ultima analisi,
bisogna tenere in considerazione una possibilità, per fortuna
estremamente remota: i gas prodotti dall’elettrolisi del liquido sono
ossigeno (33%) e idrogeno (66%). Questa miscela è estremamente
infiammabile, e considerando che si trova all’interno di un contenitore
in cui la pressione è già di per se piuttosto alta, l’esplosione che
potrebbe aver luogo, avrebbe probabilmente una forza paragonabile a un
piccolo petardo, con la differenza che l'involucro in alluminio un
condensatore, esplodendo, i pezzi “sparati” via dall’esplosione
,potrebbero ferire una persona. Si tratta, comunque di una probabilità
estremamente scarsa. |
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