Les condensateurs et le "recap"

Introduction

On trouve des condensateurs chimiques dans toutes les machines rétros. Ils font partie des composants "classique" utilisés partout.

Malheureusement pour nous, ils font aussi partie des composants les plus fragiles. Et même quand ils ne finissent pas leur vie en feux d'artifice ou en geysers chimiques, leurs caractéristiques baissent avec le temps et ils finissent par ne plus remplir leur rôle, ou du moins plus aussi bien.

De fait, vous lirez partout qu'il convient de "recaper" les vieilles machines, c'est-à-dire remplacer les condensateurs chimiques, par des équivalents neufs et la plupart du temps de façon préventive.

Mais est-ce toujours une opération rentable pour la machine rétro ?
Comment savoir si les condensateurs en place sont réellement abimés ou en fin de vie ?
Est-ce que les condensateurs que je vais mettre à la place des anciens sont d'aussi bonne qualité ?

Nous allons voir ci-après que le "recapping" n'est pas une règle générale et qu'il convient d'évaluer le besoin avant de se lancer.

Faiblesse des condensateurs chimiques

Un condensateur est un accumulateur d'énergie et son unité de mesure est le Farad. Au plus sa valeur est grande, au plus il accumulera d'énergie.

Les condensateurs chimiques sont, la plupart du temps, exprimés en micro-farad (µF ou uF), et parfois en millifarad (mF) pour les grosses valeurs.
En dessous de ces ordres de grandeurs, on va trouver des condensateurs dans d'autres technologies (céramique, papier…) et ceux-là sont nettement plus résistants, et il est inutile de les changer.

Ils sont formé de deux de deux couches conductrices, positives et negatives, enroulées dans un tube et séparées par differents isolants solides et non solides.

Ils ont également une tension de fonctionnement maximale, en dessous de laquelle ils fonctionneront sans soucis.

Les condensateurs chimiques contiennent différents matériaux et liquides.

Ils craignent principalement deux choses :

• Les Températures élevées
• Les tensions au-delà de leur maximum.

Durée de vie et Température

Concernant la T°, les condensateurs sont donnés fonctionnels pour un certain nombre d'heures à une certaine T°. Couramment, ces T° sont 85° et 105°.

Le nombre d'heures double par pallier de 10° en dessous de la T° données. C'est la loi d'Arrhenius

Par exemple, un condensateur donné pour fonctionner 10000h à 85° (soit 416 jours), fonctionnera 20000h à 75°, 40000h à 65°, etc.
A 25° il fonctionnera 640000h, soit plus de 73 ans !

Comme on peut le voir, la chaleur est un facteur déterminant.

Résistance à la tension et polarité

La tension maximale supportée est aussi très importante.

Au plus la tension aux bornes du condensateur est proche de sa tension maximale, au plus il va s'épuiser rapidement et sa capacité va chuter.

Pire, si la tension dépasse la tension maximale par petits pics courts, il va s'épuiser encore plus rapidement. Et si le dépassement dure un peu trop longtemps (en général, quelques secondes), là c'est KABOOM !

De la même façon, les condensateurs chimiques sont polarisés. Le courant ne peut circuler que dans un seul sens. Si jamais il est branché dans le sens inverse, la sentence est rapide, comme le montre la vidéo qui suit :

La mort du petit condensateur...

Lorsque le condensateur chimique vieillit, sa capacité (en Farad toujours) a tendance à diminuer.
Et c'est dans le meilleur des cas, quand il est dans un environnement pas trop chaud, et que les tensions à ses bornes sont loin de sa tension maximale.

Mais... lorsqu'il subit une forte chaleur, qu'il subit trop de pic de tension ou pire, qu'il est monté à l'envers, là, c'est l'explosion.

Bien sûr, avant d'exploser, il va gonfler, plus ou moins vite. Si vous le branchez à l'envers, ce sera de l'ordre de quelques secondes. Mais en fonctionnement normal, s'il est soumis à trop de chaleur, ou des tensions trop limites, il va gonfler très lentement, pour finir par exploser quand la pression intérieure sera trop forte. Mais ça peut prendre des mois, voire des années.

Les vieux condensateurs ont tendance à littéralement exploser. Ils vont rependre leurs matériaux et leur liquide tout autour d'eux. S'ils sont à l'air libre, au plus le condensateur est gros, au plus vous allez avoir un nuage de matières pas forcément bonnes pour la santé, qui va envahir l'espace !

Heureusement, depuis de nombreuses années, les condensateurs, à partir d'une certaine taille, ont leur capuchon prédécoupé.

De fait, ils n'explosent plus. Au pire, ils jouent quelques secondes au geyser. Au mieux, ils percent, et le liquide commence à s'écouler, faisant baisser drastiquement leur capacité.

Il arrive aussi, sur des condensateurs anciens ayant un culot en plastique, que ce culot soit éjecté sous la pression, et que leur liquide se déverse sur le PCB en dessous.

Ça m'est arrivé il y a peu avec un condensateur 400V fatigué d'un PHC-25, et autant dire que ce n'était pas facile à nettoyer...

Alors, "recaper" ou pas?

Certains vont vous dire : "Oui ! Il faut toujours recaper préventivement !"
D'autres au contraire diront : "Non ! On ne change que ce qui est endommagé !"

La vérité se trouve entre les deux...

Bien entendu, il y a 2 cas ou il faut recaper : 

• Un ou plusieurs condensateurs apparaissent déjà gonflés, ou sont déjà percés, ou pire, ont déjà explosé.
• La machine présente des bugs ou des comportements, qui sont potentiellement en liaison avec des condensateurs fatigués

Dans le second cas, le mieux est de savoir ce que vous faites. Je vais prendre un cas d'école, qui m'est arrivé avec un Commodore Vic20.
Ce Vic20 ne démarrait pas à tous les coups, et environ une fois sur 2 il n'atteignait pas le prompt du BASIC. Et quand il démarrait, il pouvait mettre jusqu'à 6s pour atteindre le BASIC. C'est clairement anormal.

Pourtant, aucun condensateur n'avait d'anomalie physique. Aucun n'était percé ni même gonflé ne serait-ce qu'un peu.

J'ai commencé par changer le condensateur du circuit RC du reset de la machine. Bingo ! La machine se lançait à tous les coups. Mais toujours très lentement (5-6s).

J'ai changé l'énorme condensateur de filtrage sur l'arrivée 9V (10000µF = 10 mF). Encore Bingo ! La machine boote nettement plus vite !

Évidemment, quand on sait où chercher, ça aide beaucoup. J'aurais pu changer tous les condensateurs, mais j'en aurais changé certains inutilement, d'autant qu'une partie de ces condensateurs est devenue caduque en changeant, plus tard, l'ampli composite du Vic20.

Mais dans les cas où la machine fonctionne parfaitement, et où aucun condensateur ne montre de faiblesse physique, pourquoi les changer ?

De façon préventive, je ne changerais les condensateurs que lorsque :

• La machine est très vieille et a fonctionné longtemps
• La machine chauffe beaucoup (gros radiateurs interne, peu d'aérations ou électronique confinée, PCB proches des boitiers, etc)

Dans tous les autres cas, à mon avis, ce n'est pas forcement utile.

La chauffe est un élément important, et il convient de bien l'évaluer. Les consoles ou micro-ordinateurs Atari par exemple, chauffent très peu, et les forums Atari vous diront fièrement : "Chez Atari, inutile de recaper !". Et ils ont majoritairement raison. Je n'ai encore jamais vu un seul condensateur ne serait-ce qu'un peu gonflé, dans ces machines.

Faites fonctionner la machine ouverte et testez la chaleur des circuits et des radiateurs. Avec un thermometre laser ou... au doigt ! Evaluez le niveau de confinement, s'il y a des aérations dessous, etc.

Parfois, changer des condensateurs non endommagés peut même que ce soit contre-productif. Dans certaines machines, on trouve de très bons condensateurs de marque aux endroits stratégiques.
Les remplacer par des cap-kit tous prêts dont on ne connait pas la provenance, ou les remplacer par des condensateurs achetés pas chers sur AliExpress ou Amazon, pourrait entrainer des problèmes de fonctionnement, ou amener les nouveaux condensateurs à mourir bien plus vite que leurs ainés !

Recaper efficacement

Si le recapping est une opération bénigne, même pour un débutant en soudure, il convient quand même de prendre quelques précautions.

Pour commencer, il faut choisir les condensateurs neufs. Évitez les marques chinoises premier prix. La qualité de fabrication n'est pas vérifiable, et même si la majorité vont fonctionner parfaitement, il n'y a aucune garantie que ce soit le cas de tous !

Voici quelques règles pour le choix des nouveaux condensateurs :

• On respecte scrupuleusement les valeurs des condensateurs d'origine
• Quand on peut, on prend ceux avec une T° max de 105°, ils dureront 4 fois plus longtemps et/ou s'épuiseront moins vite que leurs homologues à 85° à nombre d'heures de fonctionnement égal.
• On vérifie les tensions max ! Si on peut, on prend une tension supérieure à celle d'origine.
• On vérifie la taille physique du condensateur ! Surtout si on veut monter en tension. Avec le temps, les condensateurs chimiques sont devenus plus petits, donc il est courant de trouver la même taille pour la même capacité, mais avec une tension max bien supérieure. Alors autant profiter.

Sur certaines machines, pour des raisons de contraintes physiques et de prix, à l'époque, la tension max de certains condensateurs étaient très proches de la tension à laquelle ils étaient soumis.

Par exemple, on pouvait trouver des 6.3V utilisé sur des lignes 5V. C'est très juste. Si on peut, autant les remplacer par des 10V, 16V ou même 25V.

Dans certains cas, si vous savez parfaitement ce que vous faites, vous pouvez prendre des condensateurs de plus grandes capacités, quand ils sont utilisés pour du filtrage ou du découplage à l'arrivée des alimentations.

Changer un 4700µF de filtrage d'alimentation par un 10000µF est sans danger, et au contraire, ça aidera les composants derrière.

De la même façon, changer un condensateur de découplage de 1000µF sur une arrivée 5V, par un 2200µF est également sans danger.

Dans tous les autres cas, les condensateurs doivent avoir la même capacité que ceux d'origine !

Pour finir, il faut y aller pas à pas. Ne changez pas tout d'un coup ! Si vous faites une erreur, elle sera compliquée à retrouver.

Allez-y condensateur par condensateur, ou par petits groupes, et surtout : testez !

Testez la machine à chaque fois, pendant plusieurs secondes, pour vérifier que tout est bon et qu'aucun condensateur n'est monté à l'envers ou défaillant d'origine.