Condensadores 101

Aquí tienes un poco de teoría básica, solo para ayudarte a entender qué es un condensador y qué hace generalmente. Un condensador es un componente eléctrico/electrónico pequeño (la mayoría de las veces) presente en casi todas las placas de circuito que puede realizar varias funciones. Cuando se coloca un condensador en un circuito con una corriente activa, los electrones del lado negativo se acumulan en la placa más cercana. El negativo fluye hacia el positivo (por eso el negativo es el conductor activo, aunque muchos condensadores no están polarizados). Una vez que la placa ya no puede retenerlos, son forzados a través del dieléctrico y hacia la otra placa, desplazando así los electrones de vuelta al circuito. Esto se llama descarga. Los componentes eléctricos son muy sensibles a las oscilaciones de tensión y, por lo tanto, un pico de tensión puede arruinar esos componentes costosos. Los condensadores acondicionan la tensión CC para otros componentes y proporcionan así una fuente de alimentación estable. La corriente CA se rectifica mediante diodos, por lo que en lugar de CA, hay impulsos de CC desde cero voltios hasta el pico. Cuando un condensador de la línea eléctrica se conecta a tierra, la CC no pasará, pero a medida que el impulso llena el condensador, reduce el flujo de corriente y la tensión efectiva. Mientras la tensión de alimentación baja a cero, el condensador comienza a liberar su contenido; esto suavizará la tensión y la corriente de salida. Por lo tanto, se coloca un condensador en serie con un componente, lo que permite la absorción de picos y la suplementación de valles; esto, a su vez, mantiene una fuente de alimentación constante para el componente.

Existe una multitud de diferentes tipos de condensadores. A menudo se utilizan de forma distinta en los circuitos. Los condensadores redondos tipo lata, demasiado familiares, suelen ser condensadores electrolíticos. Están hechos con una o dos hojas de metal, separadas por un dieléctrico. El dieléctrico puede ser aire (el condensador más simple) u otros materiales no conductores. Las láminas de metal, separadas por el dieléctrico, se enrollan de forma similar a un Fruit Roll-up y se colocan dentro de la lata. Funcionan muy bien para el filtrado a granel, pero no son muy eficientes a altas frecuencias.

Aquí tienes un condensador que algunos aún pueden recordar de los viejos tiempos de la radio. Es un condensador de lata de varias secciones. Este en particular es un condensador de cuatro (4) secciones. Todo lo que eso significa es que hay cuatro condensadores separados, con diferentes valores, contenidos en una sola lata.

Los condensadores de disco cerámico son ideales para frecuencias más altas, pero no son buenos para realizar filtrado a granel porque los condensadores de disco cerámico se vuelven demasiado grandes en tamaño para valores de capacitancia más altos. En los circuitos donde es vital mantener estable una fuente de tensión, generalmente hay un condensador electrolítico grande en paralelo con un condensador de disco cerámico. El electrolítico hará la mayor parte del trabajo, mientras que el pequeño condensador de disco cerámico filtrará la alta frecuencia que el gran condensador electrolítico pierde.

Luego están los condensadores de tantalio. Son pequeños, pero tienen una mayor capacitancia en relación con su tamaño que los condensadores de disco cerámico. Son más costosos, pero encuentran mucho uso en las placas de circuito de pequeños dispositivos electrónicos.

Aunque no son polares, los antiguos condensadores de papel tenían bandas negras en un extremo. La banda negra indicaba qué extremo del condensador de papel tenía algo de lámina metálica (que actuaba como escudo). El extremo con la lámina metálica se conectaba a tierra (o a la tensión más baja). El objetivo principal del escudo de lámina era hacer que el condensador de papel durara más.

Aquí está el que probablemente nos interese más cuando se trata de iDevices. Son muy pequeños en comparación con los condensadores listados anteriormente. Son los condensadores de Montaje en superficie (SMD). Aun así, aunque son de tamaño miniatura en comparación con los condensadores anteriores, la función sigue siendo la misma. Una de las cosas importantes, además de los valores de estos condensadores, es su "paquete". Existe una estandarización para el tamaño de estos componentes, por ejemplo, el paquete 0201: 0,6 mm x 0,3 mm (0,02" x 0,01"). El tamaño del paquete para los condensadores SMD cerámicos sigue el mismo paquete para las resistencias SMD. Esto hace que sea casi imposible determinar si se trata de un condensador o una resistencia mediante la visualización. Aquí hay una buena descripción del tamaño individual basado en los números de paquete.

SMDs en una placa de circuito impreso

SMDs grandes

Determinar el valor que tiene un condensador se puede lograr de varias maneras. La número uno, por supuesto, es una marca en el propio condensador.

Este condensador en particular tiene una capacitancia de 220μF (microfaradio) con una tolerancia del 20 %. Esto significa que podría estar en cualquier lugar entre 176μF y 264μF. Tiene una tensión nominal de 160V. La disposición de los terminales muestra que es un condensador radial. Ambos terminales salen por un lado, frente a una disposición axial donde un terminal sale de cada lado del cuerpo del condensador. Además, la franja con flechas en el lateral del condensador indica la polaridad; las flechas apuntan hacia el pin negativo.

Ahora, la pregunta principal aquí es cómo comprobar un condensador para ver si necesita sustitución.

Para realizar una comprobación de un condensador mientras aún está instalado en un circuito, será necesario un medidor ESR. Si el condensador se retira del circuito, se puede utilizar un multímetro configurado como ohmímetro, pero solo para realizar una prueba de todo o nada. Esta prueba solo mostrará si el condensador está completamente muerto o no. No determinará si el condensador está en buenas o malas condiciones. Para determinar si un condensador funciona con el valor correcto (capacitancia), será necesario un comprobador de condensadores. Por supuesto, esto también se aplica para determinar el valor de un condensador desconocido.

El medidor utilizado para este Wiki es el más barato disponible en cualquier tienda por departamentos. Para estas pruebas, también es recomendable utilizar un multímetro analógico. Mostrará el movimiento de una manera más visual que un multímetro digital que solo muestra números que cambian rápidamente. Esto debería permitir a cualquiera realizar estas pruebas sin gastar una fortuna en algo como un medidor Fluke.

Descarga siempre un condensador antes de probarlo; será una sorpresa impactante si no se hace. Los condensadores muy pequeños se pueden descargar uniendo ambos terminales con un destornillador. Una mejor forma de hacerlo sería descargando el condensador a través de una carga. En este caso, unos cables con pinzas de cocodrilo y una resistencia lo lograrán. Aquí hay un sitio excelente que muestra cómo construir una herramienta de descarga.

Para probar el condensador con un multímetro, configura el medidor para leer en el rango de ohmios alto, en algún lugar por encima de 10k y 1m ohmios. Toca los terminales del medidor con los terminales correspondientes en el condensador, el rojo al positivo y el negro al negativo. El medidor debería comenzar en cero y luego moverse lentamente hacia el infinito. Esto significa que el condensador está en condiciones de funcionamiento. Si el medidor permanece en cero, el condensador no se está cargando a través de la batería del medidor, lo que significa que no funciona.

Esto también funcionará con condensadores SMD. La misma prueba con la aguja del multímetro moviéndose lentamente en la misma dirección.

Una prueba más que se puede hacer en un condensador es una prueba de tensión. Sabemos que los condensadores almacenan una diferencia de potencial de cargas a través de sus placas, que son voltajes. Un condensador tiene un ánodo que tiene una tensión positiva y un cátodo que tiene una tensión negativa. Una forma de comprobar si un condensador funciona es cargarlo con una tensión y luego leer la tensión a través del ánodo y el cátodo. Para esto es necesario cargar el condensador con tensión y aplicar una tensión CC a los terminales del condensador. En este caso, la polaridad es muy importante. Si este condensador tiene un terminal positivo y uno negativo, es un condensador polarizado (condensadores electrolíticos). La tensión positiva irá al ánodo y la negativa irá al cátodo del condensador. Recuerda comprobar las marcas en el condensador que se va a probar. Luego aplica una tensión, que debería ser menor que la tensión nominal del condensador, durante unos segundos. En este ejemplo, el condensador de 160V se cargará con una batería de 9V CC durante unos segundos.

Una vez finalizada la carga, desconecta la batería del condensador. Usa el multímetro y lee la tensión en los terminales del condensador. La tensión debería marcar cerca de 9 voltios. La tensión se descargará rápidamente a 0V porque el condensador se está descargando a través del multímetro. Si el condensador no retiene esa tensión, está defectuoso y debe sustituirse.

Lo más fácil, por supuesto, será comprobar un condensador con un medidor de capacitancia. Aquí hay un FRAKO axial GPF 1000μF 40V con una tolerancia del 5 %. Comprobar este condensador con un medidor de capacitancia es sencillo. En estos condensadores, el terminal positivo está marcado. Conecta el terminal positivo (rojo) del medidor a ese y el negativo (negro) al opuesto. Este condensador muestra 1038μF, claramente dentro de su tolerancia.

Probar un condensador SMD puede ser difícil de hacer con las sondas voluminosas. Uno puede soldar agujas al extremo de esas sondas o invertir en unas pinzas inteligentes. La forma preferida sería usar pinzas inteligentes.

Algunos condensadores no requieren ninguna prueba para determinar su fallo. Si una inspección visual de los condensadores revela cualquier signo de tapas abultadas, es necesario sustituirlos. Este es el fallo más común en las fuentes de alimentación. Al sustituir un condensador, es de suma importancia sustituirlo por un condensador del mismo valor o superior. Nunca sustituyas por un condensador de menor valor.

Si el condensador que se va a sustituir o comprobar no tiene marcas, será necesario un esquematismo. La imagen a continuación de aquí muestra algunos símbolos para condensadores que se utilizan en un esquematismo.

Este extracto de un esquematismo de iPhone indica el símbolo para los condensadores, así como los valores para esos condensadores.

Este Wiki es básicamente solo lo fundamental sobre qué buscar en un condensador; de ninguna manera está completo. Para aprender más sobre cualquiera de los componentes electrónicos comunes, hay una gran cantidad de buenos cursos en línea y fuera de línea disponibles.

Eaton Electronics

Maxwell

Digikey

Mouser