Waldyr Souto
Os capacitores
eletrolíticos, apesar do seus princípios tão simples de funcionamento e
formação física, são os maiores causadores de defeitos confusos e intrigantes, que
podem levar o técnico a conclusões desastrosas sobre a localização de defeitos nos
modernos televisores de Plasma, LCD e LED.
Na minha matéria deste mês,
o leitor conhecerá os principais motivos das anormalidades apresentadas pelos
capacitores eletrolíticos e como fazer algumas medições dos parâmetros mais
importantes relacionados com os mesmos.
Os capacitores eletrolíticos
se utilizam, na maioria das vezes, de placas de papel alumínio e dielétrico de
óleo eletrolítico com espessura bem fina, o que permite capacitâncias mais
altas com tamanhos bem menores.
O dielétrico é isolado por
uma camada finíssima de óxido que se forma sobre o papel alumínio, em função de
um processo eletroquímico. O papel alumínio é enrolado entre outro tipo de
papel embebido com óleo eletrolítico. Veja a figura 01.
Quando a camada de óxido se
rompe, o capacitor apresenta fuga ou curto.
Todo capacitor apresenta uma
resistência interna, conhecida por ESR que atua como se fosse um resistor em
série com ele. Observe a figura 02.
Quando o capacitor está
novo, essa resistência apresenta-se com valor muito baixo ( Próximo de zero)
não causando problema para o funcionamento do mesmo. Quando o capacitor
envelhece, esta resistência aumenta de valor, interferindo na boa atuação dele.
O envelhecimento do capacitor seca também o óleo eletrolítico, causando queda
na sua capacitância.
Uma simples fuga, elevação
da ESR ou pequena queda na capacitância já causam sintomas confusos e
intrigantes nos aparelhos eletrônicos como: Ripple elevado, travamento ou mal
funcionamento do micro, ativação da proteção, zumbidos e ruídos desagradáveis,
intermitência de vários tipos, como: “só funciona bem depois que aquece ou
quando está frio”, etc.
A sensibilidade ao calor
acontece devido ao fato dos eletrodos assumirem uma superfície irregular,
perdendo contacto com o óleo eletrolítico em alguns pontos, principalmente, ao
envelhecerem, reduzindo assim o valor da capacitância e aumentando o valor da
ESR.
Com o aumento da ESR e o
aparelho ligado por algum tempo, a temperatura interna do capacitor aumenta, o
que faz com que o óleo eletrolítico fique mais fino, voltando a ter contacto
com muitos pontos dos eletrodos, fazendo o capacitor elevar novamente a sua
capacitância, melhorando o funcionamento do aparelho depois de algum tempo
ligado.
Por outro lado, o calor no
interior do capacitor provoca elevação da fuga, o que pode fazer com que o
aparelho apresente outros tipos de defeitos após funcionar por algum tempo.
Quando o aparelho permanece
funcionando por muito tempo neste processo, o calor acaba escurecendo seu
corpo, encolhendo a sua capa de plástico ou causando o estufamento da sua
carcaça.
Verificação de Ripple:
Um dos defeitos que afeta
bastante os aparelhos modernos de TV é o Ripple excessivo nas linhas de
alimentação.
É bom lembrar que, nem
sempre, os capacitores podem ser avaliados a olho, nem sempre estufam, nem
sempre enrugam a capa e nem sempre ficam enegrecidos. O Osciloscópio pode ser
usado para medir o RIPPLE e levantar uma suspeita sobre um determinado capacitor
antes mesmo de ele ser retirado do circuito.
Sabemos que o Ripple é uma
ondulação sobreposta à tensão DC causada pela perda de capacitância ou elevação
da ESR dos eletrolíticos de filtro.
O Ripple é avaliado pelo
percentual de ondulação, sobre a tensão nominal da fonte, ou seja, o valor da
ondulação dividido pelo valor da tensão nominal da fonte. Ex: Se a voltagem da
fonte é 12 volts e a ondulação (ripple) presente sobre essa voltagem é de 0,12
volt, o percentual de ripple será:
RIPPLE = 0,12/12 = 0,01volt
(Um centésimo), ou seja: RIPPLE = 1 % (Veja a figura 3)
Este valor pode ser
considerado alto para qualquer fonte secundária, já que o percentual de Ripple
nessas linhas está abaixo de 0,1% e na linha de alimentação do micro está abaixo
de 0,01%
Por outro lado, o Ripple na
tensão maior, no primário da fonte, ultrapassa os 5% em situação normal.
A verificação pode ser feita
com osciloscópio analógico ou digital de qualquer frequência de sensibilidade. Para
fazer essa verificação, precisamos colocar a entrada do osciloscópio no modo AC
(Acoplamento capacitivo). Em seguida, é
só aplicar a ponteira sobre cada capacitor suspeito com o televisor ligado.
Onde o Ripple se manifestar com
valor mais alto que o esperado, indica que há um capacitor com problema. Daí é
só retirar o tal capacitor para troca.
Atenção! Para fazer a
medição no primário da fonte ou no PFC precisamos ter dois cuidados:
1º - No primário, a ponteira
negativa do osciloscópio deve ser fixada no negativo do capacitor do primário,
e não no terra geral do aparelho;
2º - Conferir qual a tensão
máxima permitida na entrada do osciloscópio. A maioria dos osciloscópios admite
tensões máximas em torno de 250 volts e nas fontes com PFC as voltagens
ultrapassam os 300 volts. Neste caso, utilize uma ponteira atenuada X10.
Verificação de fuga e
curto:
Para teste de fuga, o
capacitor deve estar com, pelo menos, um terminal desligado da placa.
Descarregue o capacitor e aplique um ohmímetro analógico na escala de RX10 K
entre os seus terminais, cuidando para que a ponteira que representa o pólo
negativo das pilhas esteja no menos do capacitor (Na maioria dos multímetros, é
a ponteira vermelha que representa o pólo negativo das pilhas). O ponteiro
deflexionará até o fundo da escala e retornará vagarosamente até a indicação de
infinito. Se o valor do capacitor for muito alto e o ponteiro demorar muito pra
retornar, use a escala de RX1K.
Se o ponteiro parar no meio
do curso, antes de chegar a infinito, é porque o capacitor está com fuga. Se o
ponteiro parar no fundo da escala (Zero Ohm), é sinal que o capacitor está em
curto. Lembre-se que, com as ponteiras invertidas é normal o capacitor
apresentar fuga.
Verificação da
capacitância
A melhor maneira de checar a
capacitância de um capacitor é utilizando-se de um capacímetro. Retire o
capacitor da placa ou, remova a solda de, pelo menos, um terminal do mesmo.
Descarregue o capacitor e
aplique as ponteiras do capacímetro nos terminais do mesmo. A capacitância
deverá estar acima do valor especificado no corpo do capacitor. Valores iguais
ou abaixo do indicado no seu corpo, levam à suspeita de problema, e
aconselha-se substituir o capacitor.
Verificação da ESR:
Essa resistência é
geralmente muito baixa quando o capacitor é novo e de boa qualidade, na ordem
de milésimos do ohm. Em um capacitor ideal, essa resistência seria de 0 Ω .
Acontece que, quando o
capacitor vai envelhecendo, o valor dessa resistência vai aumentando, numa
velocidade, que varia em função do regime de funcionamento e da qualidade do
capacitor, causando um mau funcionamento, principalmente em circuitos de altas
frequências, como é o caso de fontes chaveadas. Em determinados capacitores,
uma ESR próxima de 2 Ω pode desarmar uma fonte ou permitir que um determinado
circuito do aparelho pare de funcionar.
A ESR é um mal invisível,
que age silenciosamente, já que não pode ser medida diretamente, nem com um
capacímetro, nem com um multímetro. Somente quando essa resistência chega a
valores muito altos, o calor interno acaba, estufando ou encolhendo a capa do
capacitor, tornando o problema visível. Quantas vezes você já testou um
capacitor suspeito, o qual se apresentou como bom e, ao trocá-lo, o aparelho
voltou a funcionar?
O método a seguir permite
verificar a ESR dos capacitores suspeitos com uso do osciloscópio, sem
retirá-los do circuito, podendo-se verificar a ESR de quaisquer valores de
capacitores com capacitâncias acima de 4,7 µF.
O procedimento se resume em
aplicar no capacitor, uma frequência de 120 Khz em série com um resistor de 4,7
Ω e medir a tensão sobre o capacitor. Veja na figura 4.
Como a reatância capacitiva
de um capacitor de 4,7 µF a essa frequência é de 0,28 Ω, a tensão sobre ele
será muito baixa caso ele esteja bom.
Com capacitores superiores a
22 µF, a reatância se torna desprezível, inferior a 0,06 Ω, o que resulta numa
tensão de quase 0 volt sobre ele.
Isso significa que, quanto
maior for a tensão apresentada pelo osciloscópio, maior será a ESR do
capacitor.
Na tabela da figura 5
podemos ver o valor aproximado da ESR a partir do valor da tensão lido na tela
do osciloscópio. Valores de ESR superiores a 2 Ω indicam capacitores ruins que
estão causando defeito no aparelho ou que vão apresentar problema em breve.
Fig. 5
OBS: A tabela
foi construída considerando-se um capacitor de 22 µF. Para outros valores de
capacitância, os resultados serão aproximados.
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Waldyr Souto Maior é professor de eletrônica na
ESATE, possui cursos no exterior, é autor de alguns livros técnicos e é
vice-presidente da Asfeteb (Associação Federal dos Técnicos em Eletroeletrônica
do Brasil: esate.asfeteb@ig.com.br)
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