Elektrolüütiliste ja polümeersete hübriidkondensaatorite disain on peaaegu sama: need koosnevad katood- ja anoodipoolest ning mõlemad on valmistatud alumiiniumkilest. Anoodkile oksüdeeritakse, moodustades alumiiniumoksiidi kihi, mis moodustab dielektriku. Need kaks kilet rullitakse rulli elemendi (P1, P2) moodustamiseks isolatsioonipaberi abil.
P1
P2. Elektrolüüt- ja polümeerkondensaatorite põhikonstruktsioon
Nende kahe kondensaatori erinevus seisneb täitmisprotsessis kasutatavas materjalis, millest ka selle nimi pärineb: elektrolüütkondensaatorid täidetakse elektrolüüdiga, polümeersete hübriidkondensaatorite puhul aga kasutatakse polümeerset elektrolüüti või tahkete ja vedelate polümeeride kombinatsiooni.
Mõlemad kondensaatorid pakuvad palju eeliseid, nagu väiksus, kuid kõrge mahtuvusväärtus, madal hind ja sobivus mitmesugustele konstruktsioonidele, nagu SMD, THT või snap-in konstruktsioonid.
Polümeerhübriidkondensaatoritel on suurem pulsatsioonivool kui elektrolüütkondensaatoritel, samuti madalam sisetakistus madalatel temperatuuridel ja stabiilsem mahtuvus kõrgetel sagedustel. Mõlema kondensaatoritehnoloogia puuduseks on nende piiratud kasutusiga. Töötamise ajal elektrolüüt või vedel polümeer kahaneb (P3).
P3. Elektrolüüt või vedel polümeer hajub töötamise ajal, mis lühendab kondensaatori kasutusiga.
Arrheniuse võrrand võib ligikaudselt hinnata kondensaatori kasutusiga.
Elektrolüüt- ja polümeerhübriidkondensaatorite kasutusiga on kõige suurem tegur kondensaatori sisetemperatuur, mis tõuseb koos ümbritseva õhu temperatuuri ja rakendatud pulsatsioonivoolu tasemega. Lisaks võib suurest pulsatsioonivoolust tingitud mehaaniline pinge kahjustada oksiidikihti, mille tulemuseks on iseparanev efekt, mis kulutab täiendavalt elektrolüüti. Iseparanemine on elektrolüütkondensaatorite ja polümeeri hübriidkondensaatorite võime taastada oksiidikiht läbi elektrolüüdi ja alumiiniumi vahelise keemilise reaktsiooni. Elektrolüüdi kokkutõmbumine võib põhjustada ka elektriliste parameetrite (nt mahtuvuse) ja parameetrite (nt ekvivalentse jadatakistuse (ESR) ja kadudeguri) halvenemist.
Eluea lõpp on tavaliselt etapp, kus andmelehe parameetrid (tavaliselt mahtuvuskao suurenemine ja kaduteguri protsent) ei ole täidetud.
Lõpptoote sihttöö ajal elektrilistele parameetritele vastavate kondensaatoritoodete tuvastamisel saab kasutaja esialgseks hindamiseks kasutada Arrheniuse võrrandit. Nagu on näidatud P4-s, on kasutusiga difusioonikoefitsiendi funktsioonina suures osas analoogne Arrheniuse võrrandiga. Seega võib seda rusikareeglina väljendada järgmiselt: töötemperatuuri alandamine 50 kraadi F (10 kraadi) võrra kahekordistab kasutusiga.
P4. Nii Arrheniuse võrrand kui ka empiiriline meetod näitavad, et töötemperatuuri langus 50 kraadi F (10 C) võrra
kahekordistab kondensaatori eluiga, tagades peaaegu ühtlase tulemuse
Arrheniuse võrrand annab vaid ligikaudse juhise, kuna see ei võta arvesse pulsatsioonivoolu olulist mõju isekuumenevale efektile.
Eluea arvutamiseks täpse väärtuse saamiseks on soovitatav, et kasutaja töötaks sobiva kondensaatori tarnijaga. See arvutus nõuab, et klient esitaks ülesandeprofiili, milles on üksikasjalikult näidatud tegelikud töötunnid vastavas temperatuurivahemikus.
P5. Ülesandeprofiili näidis näitab, milliseid parameetreid tarnija eluea täpseks arvutamiseks vajab
Iga tarnija kasutab oma toodete jaoks eraldi arvestust, mis hõlmab temperatuuriprofiile ja pulsatsioonivoolu koormusi. Seetõttu saavad tarnijad üksikasjalike eluea arvutuste tegemiseks kasutada kliendi pakutud ülesannete profiile.
See hoiab ära ka ülemääraste ja kallimate kondensaatorite kasutamise.
Jahutusradiaatori pinna suurendamine on hea viis soojuse hajumise parandamiseks ja seeläbi kondensaatori eluea pikendamiseks. Näiteks võib aktiivne jahutamine ventilaatorite või vee abil tagada parema soojuse hajumise. Kasutajad võivad komponentide kontrollimisel ja kasutusea arvutamisel seda tüüpi jahutuskontseptsiooni arvesse võtta.
Võtmerolli mängib ka jahutuselemendi ühendamine kondensaatoriga.
Jahutuselemendi ühendamine otse komponendiga on sageli tõhusam kui selle asetamine plaadi teisele küljele. Lisaks tuleb arvestada kondensaatori välisseadmega, kuna see kiirgab ja neelab soojust samaaegselt läbi tihvtide, eriti kui läheduses on paigaldatud toitepooljuhid või muud soojust tekitavad komponendid. Kui on olemas empiirilised andmed (nt sisselülitatud temperatuur, vool, pinge ja sagedus), saab selle soojussisendi kaasata eluea arvutusse.
Kui kasutaja kasutab soojust juhtivaid pastasid või padju, on nende soojustakistus määravaks teguriks. Mida madalam väärtus, seda suurem on soojuslik kasutegur. Kui jahutuselement on vaja elektriliselt isoleerida, tuleks valida isoleeriv termopasta või sobiv jootepadi.
Kui kasutaja soovib ise arvutusi või simulatsioone teha, saab tarnijalt hankida soojustakistuse mudeleid kondensaatori südamikust (mähiseelemendist) kuni jalgade ja pakendini.
Kui soojuse hajumist ja soojustakistust ülemiselt kaanelt või PCB-lt jahutuselemendile mõistetakse täielikult, saab järeldada täiendava soojuse hajumist või tarnimist. Kui võimalik soojuse hajumine on kontrollitud, võib tarnija lubada kasutada plaadi paigutusel suuremat pulsatsioonivoolu tingimusel, et tarnija määratud maksimaalset pulsatsioonivoolu ei ületata, kuna see avaldaks kondensaatorile mehaanilist koormust.
P6. Kondensaatori termiline ekvivalentskeem
Kondensaatori toote valimisel on soovitatav esialgsete juhtväärtuste määramiseks kasutada Arrheniuse võrrandit. Tegumiprofiili kasutades saab täpselt välja arvutada rakenduse jaoks valitud kondensaatori eluea, mis võtab arvesse ka pulsatsioonivoolu põhjustatud isekuumenemise astet. Kondensaatori tööea maksimeerimiseks peaks kasutaja uurima võimalikke jahutuskontseptsioone ja kaasama tarnija või turustaja arendusfaasis.