Site Loader
Posted on 01.01.1988

Содержание

Измерение ESR конденсаторов

Просмотры: 20663 2018-09-26

Тестеры, #тестер, #проверка, #конденсатор, #ESR,

Конденсатор (есть такой радио элемент) это с одной стороны простое устройство, которое можно сделать в банке в прямом смысле слова, а с другой стороны, не так все просто.


Вот так выглядит схема конденсатора:




Другими словами у нас есть не только емкость , но сопротивление. Вот измерение этого сопротивления и есть цель. Существуют таблицы, для определения нормальной работоспособности конденсатора ESR должно соответствовать допустимым. Вот одна из таблиц:




Если вкратце, то для того, что бы убедится в работоспособности конденсатора, при ремонте радиоаппаратуры (или при использовании б/у запчастей), необходимо проверить емкость и соответствие значение ESR. Всю теорию я здесь приводить не буду, но расскажу как это сделать.

Теперь плавно переходим к практике, а именно к схемам устройств, с помощью которых можно испытать конденсаторы. И давайте для правильной логики сделаем это от простого к сложному.

Простые устройства могут использовать для отображения результатов измерений как аналоговый вариант (измерительную головку или амперметр)




И тоже самое почти но на 555




Есть еще такой вариант, он позволяет проверять конденсаторы не выпаивая из схемы — напряжение на щупах не превышает 0,6В








Подобный прибор публиковался когда-то в журнале Радио №1 2011 год








И приборы с отображением информации с помощью светодиодов:

Этот прибор кода-то (а возможно и сейчас) продавался как набор и как готовое устройство компанией «МастерКит»:








Другой вариант такого устройства:








Есть приборы со звуковой индикацией, как к примеру этот:




Изначально схема генерирует звуковой тон с частотой около 500Гц.

При тестировании конденсаторов(без выпаивания из схемы), если ESR менее 1ома(что считается нормой), частота генерации снижается от 500 до 100Гц пропорционально емкости от 0.1 до 1000Мкф и далее молчит.
Если ESR более 1ома, частота генерации начинает возрастать до (примерно) 5-7 кГц обратно пропорционально значению ESR.
Таким образом, если частота генерации начинает повышаться, или остается неизменной, то конденсатор (в большинстве случаев), следует заменить.

И наконец можно перейти к приборам, которые построены на микропроцессорах и отображают чаще всего все информацию: и емкость и ESR. Очень часто эти приборы универсальны, т.е. позволяют проверять практически весь спектр радиоэлементов от резистора до кварцевого резонатора. Выкладывать тут схемы, описания и прошивки я не буду, если кому-то интересно более детальное распределение ролей, пишите в комментариях и я сделаю детальный обзор по тому или иному прибору. А сейчас только покажу картинки))












И наконец прибор который я уже упоминал в одной из моих статей




И корпус для него:




Все эти приборы универсальны и удобны в использовании.
Всем свежей канифоли! Буду рад вашим комментариям)

RLC и ESR метр, или прибор для измерения конденсаторов, индуктивностей и низкоомных резисторов.

В последнее время выход из стоя электролитических конденсаторов стал одной из основных причин поломок радиоаппаратуры. Но для правильной диагностики не всегда достаточно иметь только измеритель емкости, поэтому сегодня мы поговорим об еще одном параметре — ESR.
Что это, на что влияет и чем измеряют, я попробую рассказать в этом обзоре.

Для начала скажу, что этот обзор будет кардинально отличаться от предыдущего, хотя оба этих обзора об измерительных приборах радиолюбителя.
1. В этот раз не конструктор, а скорее «полуфабрикат»
2. Паять в этом обзоре я ничего не буду.
3. Схемы в этом обзоре также не будет, думаю что к концу обзора будет понятно, почему.

4. Данный прибор очень узконаправленный, в отличии от предыдущего «многостаночника».
5. Если о предыдущем приборе знало очень много людей, то этот почти никому неизвестен.
6. Обзор будет маленьким

Для начала, как всегда, упаковка.

К упаковке прибора претензий не возникло, простенько и компактно.

Комплектация совсем спартанская, в комплекте только сам прибор и инструкция, щупы и батарейка в комплект не входят.

Инструкция также не блещет информативностью, общие фразы и картинки.

Технические характеристики прибора, указанные в инструкции.

Ну и более понятным языком.
Сопротивление
Диапазон — 0,01 — 20 Ом
Точность — 1% + 2 знака.

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
Диапазон — 0,01 — 20 Ом, работает в диапазоне конденсаторов от 0.1мкФ
Точность — 2% + 2 знака

Емкость
Диапазон — 0,1мкФ — 1000мкФ (3-1000 мкФ измеряются на частоте 3КГц, 0.1-3мкФ — 72КГц)
Точность — зависит от частоты измерения, но составляет около 2% ± 10 знаков

Индуктивность
Диапазон — 0-60 мкГн на частоте 72КГц и 0-1200 мкГн на частоте 3КГц.
Точность — 2% + 2 знака.

Для начала я расскажу что же это такое — ESR.
Многие довольно часто слышали слово — конденсатор, а некоторые даже их видели 🙂
Если не видели, то на фото ниже наиболее часто встречающиеся в технике представители.

Внешне конденсатор это обычно деталька с двумя выводами, но на самом деле все компоненты выглядят сложнее, чем кажутся на первый взгляд.
Начнем с того, что все детали неидеальны и кроме своего основного параметра еще имеют кучу «паразитных».
Так как мы говорим о конденсаторах, то для примера его и рассмотрим внимательнее.

В реальной жизни эквивалентная схема конденсатора выглядит примерно так, как показано на рисунке ниже.
На картинке показаны —
C — эквивалентная емкость,

r — сопротивление утечки, R — эквивалентное последовательное сопротивление, L — эквивалентная индуктивность.

А если упрощенно, то
Эквивалентная емкость — это конденсатор в «чистом» виде, т.е. без недостатков.
Сопротивление утечки — это то сопротивление, которое разряжает конденсатор помимо внешних цепей. Если провести аналогию с бочкой воды, то это естественное испарение. Оно может быть больше, может быть меньше, но оно будет всегда.
Эквивалентная индуктивность — Можно сказать что это дроссель, включенный последовательно с конденсатором. Например это обкладки конденсатора свернутые в рулон. Этот параметр мешает конденсатору при работе на высоких частотах и чем выше частота, тем больше влияние.

Эквивалентное последовательное сопротивление, ESR — Вот и тот параметр, который мы и рассматриваем.
Его можно представить как резистор, включенный последовательно с идеальным конденсатором.
Это сопротивление выводов, обкладок, физические ограничения и т.д.
В самых дешевых конденсаторах это сопротивление обычно выше, в более дорогих LowESR ниже, а ведь есть еще Ultra LowESR.
А если просто (но очень утрированно), то это все равно, что набирать воду в бочку через короткий и толстый шланг или через тонкий и длинный. Заправится бочка в любом случае, но чем тоньше шланг, тем это будет происходить дольше и с большими потерями во времени.

Из-за этого сопротивления невозможно конденсатор мгновенно разрядить или зарядить, кроме того при работе на высоких частотах именно это сопротивление греет конденсатор.
Но самое плохое то, что обычный измеритель емкости его не измеряет.
У меня часто были случаи, когда при измерении плохого конденсатора прибор показывал нормальную емкость (и даже выше), но устройство не работало. При измерении ESR-метром сразу становилось понятно, что внутреннее сопротивление у него очень высокое и работать нормально он не может (по крайней мере там, где стоял до этого).
Некоторые наверняка видели вспухшие конденсаторы. Если отсечь случаи, когда конденсаторы пухли просто лежа на полке, то остальное будет являться следствием повышения внутреннего сопротивления. При работе конденсатора постепенно увеличивается внутреннее сопротивление, происходит это от неправильного режима работы или от перегрева.
Чем больше внутреннее сопротивление, тем больше начинает греться конденсатор изнутри, чем больше нагрев изнутри, тем больше растет сопротивление. В итоге электролит начинает «кипеть» и из-за повышения внутреннего давления конденсатор вспухает.

Но вспухает конденсатор не всегда, иногда на вид он абсолютно нормальный, емкость в порядке, а нормально не работает.
Подключаешь его к ESR метру, а у него вместо привычных 20-30мОм уже 1-2 Ома.
Я пользуюсь в работе самодельным ESR метром, собранным много лет назад по схеме с форума ProRadio, автор конструкции — Go.
Этот ESR метр попадается в моих обзора довольно часто и меня часто спрашивают о нем, но когда я увидел в новых поступлениях магазина уже готовый прибор, то решил заказать его для пробы.
Еще подогревало интерес то, что информации по этому прибору я нигде не нашел, ну тем интереснее 🙂

Внешне прибор выглядит как «полуфабрикат», т.е. собранная конструкция, но без корпуса.
Правда для удобства производитель установил всю эту конструкцию на такие вот пластиковые «ножки», даже гаечки пластиковые 🙂

С правого торца прибора расположены клеммы для подключения измеряемого элемента.
К сожалению схема подключения двухпроводная, а значит что чем длиннее будут провода щупов (если их использовать) тем больше будет погрешность показаний.
В более правильных конструкциях используется четырехпроводное подключение, по одной паре конденсатор заряжается/разряжается, по другой происходит измерение напряжения на конденсаторе. в таком варианте провода можно сделать хоть метр длиной, глобальной разницы в показаниях не будет.
Также рядом с клеммами находятся два контакта печатной платы, они используются при калибровке прибора (это я понял уже потом).

Снизу предусмотрено место для установки батареи питания типа 6F22 9 Вольт (Крона).

Прибор также может питаться и от внешнего источника питания, подключаемого посредством разъема MicroUSB. при подключении питания к этому разъему батарея отключается автоматически. при частом использовании я бы советовал питать прибор от USB разъема, так как батареи разражаются довольно ощутимо.
На фото также видно, что стяжка, при помощи которой крепится батарея, многоразовая. Замок стяжки имеет язычок, при нажатии на который ее можно открыть.

В собранном виде конструкция выглядит как то так.

Включается и управляется прибор всего одной кнопкой.
Включение — нажатие дольше 1 сек.
Нажатие в рабочем режиме переключает прибор между измерениями L и С-ESR.
Выключение — нажатие кнопки более чем 2 секунды.

При включении прибора высвечивается сначала название и версия прошивки, затем идет надпись, предупреждающая о том, что конденсаторы надо обязательно разрядить перед проверкой.
При удержании кнопки более двух секунд высвечивается надпись — Выключение питания и при отпускании кнопки прибор отключается.

Как я выше писал, прибор имеет два рабочих режима.
1. измерение индуктивности
2. измерение емкости, сопротивления (или ESR).
В обоих режима на экране отображается напряжение питания прибора.

Естественно посмотрим что из себя представляет начинка этого прибора.
На вид она заметно сложнее чем у предыдущего тестера транзисторов, что косвенно говорит либо о непродуманности схемы либо о лучших характеристиках, мне кажется что в данном случае скорее второй вариант.

Ну дисплей особо описывать смысла нет, классический 1602 вариант. Единственно что удивило — черный цвет текстолита.

Общее фото печатной платы я сделал в двух вариантах, со вспышкой и без, вообще прибор очень не хотел фотографироваться, мешая мне всеми возможными способами, потому заранее приношу извинение за качество.
На всякий случай напоминаю, что все фото в моих обзорах кликабельны.

«сердцем» прибора является микроконтроллер 12le5a08s2, информации по конкретно этому контроллеру я не нашел, но в даташите другой его версии проскакивала информация что он собран на ядре 8051.

Измерительная часть содержит довольно много элементов, кстати заявлено что процессор имеет 12 бит АЦП, который используется для измерения. Вообще такая разрядность весьма неплохая, скорее интересно насколько это реально.
Изначально думал начертить схему всего этого «безобразия», но потом понял, что особого смысла это не имеет, так как характеристики прибора в плане диапазона измерения не очень большие. Но если кому интересно, то можно попробовать перечертить.

Также в измерительной схеме задействован операционный усилитель, как по мне довольно неплохой, я такой использовал в усилителе сигнала с токового шунта электронной нагрузки.

Судя по всему это узел переключения питания между батареей и USB разъемом.

Снизу платы почти ничего интересного, кроме кнопки компонентов никаких нет 🙁

Но я нашел интересное даже на пустой печатной плате :)))
Дело в том, что когда я получил прибор и игрался с ним, то категорически не мог заставить его отображать емкость конденсатора выше 680мкФ, он упорно показывал OL и все.
Осматривая плату я не мог не заметить три пары контактов для подключения кнопок (судя по маркировке).
Сначала я ткнул key2, на что получил на экране — калибровка нуля (вольный перевод) — ОК.
Ха, думаю, ну щаззз мы тебя.
А вот и нет, калибровка заняла у меня уйму времени, так как из-за редкости прибора информации по нему нет, вообще. Единственное упоминание со словом калибровка было здесь.

Замыкание других пар контактов выводит на экран значения констант (судя по всему).
причем были еще варианты, с другими буквами, а также иногда при замыкании key3 проскакивала надпись — Сохранено ОК (на англ ессно).

Но вернемся к калибровке.
Прибор сопротивлялся всем своими силами.
Для начала я попробовал коротнуть клеммы пинцетом и калибровать так, но прибор в итоге показывал правильную емкость и отрицательное сопротивление у конденсаторов.
После этого я коротнул два тестовых пятачка на плате, прибор стал показывать корректное сопротивление, но диапазон измерения емкости сузился до 220-330 мкФ.
И уже после долгих поисков в инете я наткнулся на фразу (ссылка есть чуть выше) — Use 3cm thick copper wire for short circuit to clear
В переводе это означало — используйте медный провод толщиной 3см. я подумал что толщина в 3см это как то круто и скорее всего имелось в виду 3см длины.
Отрезал кусочек провода длиной около 3см и коротнул патчки на плате, стало работать гораздо лучше, но все равно не так.
Взял провод подлиннее раза в два и повторил операцию. После этого прибор стал работать уже вполне нормально и дальнейшие тесты я проводил уже после этой калибровки.

Для начала я подобрал разных компонентов, при помощи которых буду проверять как работает прибор.
На фото они уложены в соответствии с порядком тестирования, только дроссели лежат наоборот.
Все компоненты проверялись от меньшего номинала к большему.

Перед тестами я посмотрел осциллографом что выдает прибор на свои измерительные клеммы.
Судя по показаниям осциллографа частота установлена примерно на 72КГц.

В плане измерения индуктивности показания вполне сошлись с указанными на компонентах.
1. индуктивность 22мкГн
2. индуктивность 150мкГн
Кстати, в процессе калибровки я заметил, что никакие манипуляции не влияли на точность измерения емкости и индуктивности, а отражались только на точности измерения сопротивления.

С индуктивностью 150мкГн форма сигнала на клеммах выглядела так

С конденсаторами небольшой емкости также не возникло проблем.
1. 100нФ 1%
2. 0.39025 мкФ 1%

Форма сигнала при измерении конденсатора 0.39025 мкФ

Дальше пошли электролиты.
1. 4.7мкФ 63В
2. 10мкФ 450В
3. 470мкФ 100 Вольт
4. 470мкФ 25 В lowESR
Отдельно скажу насчет конденсатора 10мкФ 450 Вольт. Меня очень удивили показания и это не дефект конкретного элемента, так как конденсаторы новые и у меня их два одинаковых. показания также были одинаковые у обоих и другие приборы показывали именно емкость около 10мкФ. мало того, даже на этом приборе пару раз проскочили показания со значением около 10мкФ. почему так, мне непонятно.

1. 680мкФ 25 Вольт низкоимпедансный
2. 680мкФ 25 Вольт lowESR.
3. 1000мкФ 35 Вольт обычный Samwha.
4. 1000мкФ 35 Вольт Samwha RD серия.

Форма сигнала на контактах при тестировании обычного 1000мкФ 35 Вольт Samwha.
По идее, при измерении емких электролитов, частота должна была упасть до 3КГц, но на осциллограмме явно видно, что частота не менялась в процессе всех тестов и составляла около 72КГц.

1000мкФ 35 Вольт Samwha RD серии иногда выдавал и такой результат, проявлялось это при плохом контакте выводов с измерительными клеммами.

Уже после того как сделал групповое фото, измерил и сложил детали по своим местам я вспомнил, что забыл измерить сопротивление резисторов.
Для измерения я взял пару резисторов
1. 0.1 Ома 1%
2. 0.47 Ома 1%
Сопротивление второго резистора несколько завышено и явно вылазит за предел 1%, скорее даже ближе к 10%. но я думаю что это скорее сказывается то, что измерение проходит на переменном токе и влияет индуктивность проволочного резистора, так как мелкий резистор на 2.4 Ома показал сопротивление 2.38 Ома.

Когда искал информацию по прибору, то пару раз натыкался на фото этого прибора, где показано одновременное измерение с разными частотами, но мой прибор такое не выводит, опять же непонятно почему 🙁
То ли другая версия, то ли еще что, но разница есть. У меня вообще сложилось впечатление, что измеряет он только на частоте 72КГц.
Высокая частота измерения это хорошо, но всегда удобно иметь альтернативу.

Резюме
Плюсы
В работе прибор показал довольно неплохую точность (правда после калибровки)
Если не учитывать то, что мне пришлось его калибровать, то можно сказать что конструкция готова к работе «из коробки», но допускаю что это мне так «повезло».
Двойное питание.

Минусы
Полное отсутствие информации по калибровке прибора
Узкий диапазон измерения
У меня прибор нормально начал работать только после калибровки.

Мое мнение. Если честно, то у меня создалось стойкое двоякое впечатление о приборе. С одной стороны я получил вполне неплохие результаты, а с другой я получил больше вопросов чем ответов.
Например я так на 100% и не понял как его правильно калибровать, также не понял почему мой конденсатор на 10мкФ отображается как 2.3, ну и кроме того непонятно, почему измерение проходит только на 72КГц.
Я даже не знаю, рекомендовать его или нет. Если паять совсем не хочется, то можно использовать этот или транзистор тестер из прошлого обзора, а если хочется лучших характеристик (в основном в сторону расширения диапазона) и не нужно измерять индуктивности, то можно собрать C-ESR метр от Go.
Очень расстроил верхний диапазон измерения емкости в 1000мкФ, хотя я спокойно измерял и 2200 мкФ, но точность прибора падала, он начинал явно завышать показания емкости.

В общем на этом пока все, очень буду рад любой информации по прибору и с удовольствием добавлю ее в обзор. Допускаю что у кого нибудь он тоже есть, хотя и очень маловероятно, так как я не нашел по нему ничего, хотя часто все приборы являются повторением каких то уже известных конструкций.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Как вычислить ESR конденсатора?


Как вычислить ESR конденсатора?

Значение активной составляющей (ESR) тогда можно вычислить по формуле R = √(Z² — X²). Например, для конденсатора Jamicon 1000uF 25V серии WL значение Z указано 0.

Что такое тангенс угла потерь конденсатора?

Тангенс угла потерь — угол, на который отличается сдвиг фаз между током и напряжением в реальных радиоэлементах относительно идеальных элементов. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности Pа к реактивной Pр при синусоидальном напряжении определенной частоты. …

Что такое тангенс угла диэлектрических потерь?

Тангенс угла диэлектрических потерь (δ) характеризует потери энергии электрического поля рассеиваемой в электроизоляционном материале. … Значение тангенса угла потерь диэлектрика зависит от его качества, температуры окружающей среды и от частоты переменного тока, на которой он измеряется.

Как называется средство измерения позволяющее измерить емкость и тангенс угла потерь конденсатора?

Для измерения емкости и угла диэлектрических потерь (или tgδ) эквивалентную схему конденсатора представляют как идеальный конденсатор с последовательно включенным активным сопротивлением (последовательная схема) или как идеальный конденсатор с параллельно включенным активным сопротивлением (параллельная схема).

Как называется первый электрический конденсатор?

История В 1745 году в Лейдене немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и независимо от него голландский физик Питер ван Мушенбрук изобрели конструкцию-прототип электрического конденсатора — «лейденскую банку».

Кто является изобретателем лейденской банки первого электрического конденсатора?

Питером ван Мушенбруком

Кто является изобретателем лейденской банки?

Питер ван Мушенбрук

Как устроен конденсатор?

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

Как работать с конденсатором?

Принцип работы конденсатора: его заряд и разряд В момент подключения к источнику постоянного тока через конденсатор начинает протекать ток заряда. Он убывает по мере зарядки конденсатора и в итоге падает до величины тока саморазряда, определяющегося проводимостью материала диэлектрика.

Что такое конденсатор простыми словами?

Если сказать по-простому, то конденсатор – это устройство способное накапливать энергию в электрическом поле. В простейшем варианте состоит из двух проводников (обкладок), разделённых диэлектриком. На рисунке ниже вы видите упрощенную схему внешнего устройства плоского конденсатора.

Что такое конденсатор и как он работает?

Конденсатор (от латинского слова «condensare» — «уплотнять», «сгущать») — это двухполюсное устройство с определённой величиной или переменным значением ёмкости и малой проводимостью, которое способно сосредотачивать, накапливать и отдавать другим элементам электрической цепи заряд электрического тока.

Как работает конденсатор в цепи?

Конденсатор, включенный в цепь переменного тока, влияет на силу протекающего по цепи тока, т. е. ведет себя как сопротивление. Величина емкостного сопротивления тем меньше, чем больше емкость и чем выше частота переменного тока.

Как изменится ток в цепи с конденсатором?

Сопротивление, оказываемое конденсатором переменному току, зависит от величины емкости конденсатора и от частоты тока. Чем больше емкость конденсатора, тем больший заряд переносится по цепи за время заряда и разряда конденсатора, а следовательно, и тем больший будет ток в цепи.

Как изменяется напряжение на конденсаторе?

Напряжение на конденсаторе будет изменяться со временем. Ответ элементарный: по мере протекания тока на обкладках конденсатора, очевидно, заряд будет изменяться. А изменение заряда непременно приведет к изменению напряжения на конденсаторе.

Как работает емкостной фильтр?

Работа емкостного и индуктивного фильтра основана на том, что во время протекания тока, потребляемого из сети, конденсатор и катушка индуктивности запасают энергию, а когда тока от сети нет, либо он уменьшается, элементы отдают накопленную энергию, поддерживая ток (напряжение) в нагрузке.

Как влияет емкость конденсатора сглаживающего фильтра на коэффициент сглаживания?

— электрическая ёмкость конденсатора. — коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя при наличии конденсатора. коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а ёмкостного уменьшается. … сглаживающее действие ёмкостного фильтра увеличивается, а индуктивного уменьшается.

Что такое коэффициент сглаживания?

Коэффициент сглаживания пульсаций Отношение амплитудного значения входного напряжения пульсаций к амплитудному значению выходного напряжения пульсаций.

Что такое коэффициент сглаживания фильтра?

Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания \((q)\), который определяется как отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на его выходе (на нагрузке). Емкостный фильтр является наиболее простым из всех видов сглаживающих фильтров.

На чем основана работа с фильтра?

Как работает С-фильтр? Принцип работы сглаживающих фильтров основывается на свойствах конденсатора и катушки индуктивности. Они выполняют роль резервуара энергии. Как известно, напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, а на индуктивности ток не может мгновенно возрасти или исчезнуть.

Для чего нужен конденсатор в выпрямителе?

Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Конденсаторы с контролируемым ESR

: стоит ли их использовать для обеспечения целостности питания? | Блог

Я не могу вспомнить ни одного продукта, который я создал без конденсаторов. Мы часто много говорим об эффективной последовательной индуктивности (ESL) в конденсаторах и ее влиянии на целостность питания. А как насчет эффективного последовательного сопротивления (ESR)? Есть ли метод, который вы можете использовать для определения соответствующего уровня сопротивления, и можете ли вы использовать СОЭ в своих интересах?

Как и многие ответы на важные инженерные вопросы, ответ «это зависит». Один тип конденсатора, который вы можете использовать, чтобы воспользоваться преимуществами последовательного сопротивления в конденсаторах, — это конденсатор с регулируемым ESR. В зависимости от целевого импеданса, который вам нужно достичь, и требуемой полосы пропускания с низким импедансом в вашей высокоскоростной PDN, вы можете найти эти компоненты полезными в качестве развязывающих конденсаторов. Однако не полагайтесь на эти компоненты как на окончательное решение проблем с импедансом PDN; интеллектуальный выбор компонентов и моделирование дадут вам наилучшие шансы получить плоский спектр импеданса PDN для вашей высокоскоростной/высокочастотной схемы.

Зачем использовать конденсаторы с контролируемым ESR?

Конденсатор с регулируемым ESR имеет повторяющееся значение ESR, которое видно на выводах компонента. Как правило, когда кто-то говорит о «контролируемом конденсаторе ESR», он имеет в виду конденсатор небольшого размера со значением ESR в диапазоне сотен мОм. Чтобы быть более конкретным, производитель компонентов, который указывает определенный конденсатор как контролируемое ESR, сообщает вам, что он может гарантировать минимальное значение ESR, а также более точное номинальное или максимальное значение ESR, которое вы найдете в таблицах данных.

Обратите внимание, что очень большие конденсаторы могут иметь большие значения ESR, что типично (и полезно) в силовой электронике; мы не имеем в виду эти большие емкости, большие компоненты корпуса, когда говорим об управляемых конденсаторах ESR. Некоторые многослойные керамические конденсаторы (MLCC) продаются как конденсаторы с контролируемым ESR, но технически этот термин может применяться к любому типу конденсаторов.

Есть веская причина, по которой конденсаторы с регулируемым ESR часто упускают из виду при выборе компонентов для развязки, особенно на высоких частотах. Когда мы говорим об импедансе PDN, мы всегда стремимся обеспечить низкий импеданс, чтобы свести к минимуму амплитуду любой переходной характеристики в PDN всякий раз, когда происходят события переключения в цифровых компонентах. Целевые значения импеданса PDN могут достигать уровней менее 10 мОм, однако конденсатор с регулируемым ESR может вносить вклад в импеданс PDN порядка сотен мОм, чего мы обычно не хотели бы. Однако это открывает возможность достижения двух возможных целей дизайна:

  1. Используйте только конденсаторы с низким ESR, чтобы обеспечить как можно более низкий импеданс PDN
  2. Используйте некоторые контролируемые конденсаторы ESR для критического демпфирования переходной характеристики

Вторая цель дизайна хороша, но не всегда практична. На это есть несколько причин, о которых я расскажу в следующем разделе.

Как конденсаторы с контролируемым ESR влияют на импеданс PDN

Сначала давайте рассмотрим типичную модель схемы для конденсатора и то, как несколько конденсаторов связаны в PDN на печатной плате. На приведенном ниже листе схемы показана модель схемы для группы из 4 конденсаторов, включенных параллельно. На данный момент давайте предположим, что все они имеют одинаковые значения ESL и ESR, но разные емкости, как показано ниже:

Пример расположения четырех конденсаторов с использованием моделей эквивалентных схем для описания их спектров импеданса. Я подробно разбирал эту группу конденсаторов в более ранней статье.

Здесь у нас есть конденсаторы с ESR 50 мОм, что, безусловно, находится в диапазоне, используемом для продажи конденсаторов с регулируемым ESR. Важным моментом этой схемы является то, что PDN можно грубо смоделировать как набор параллельных сетей RLC. Если вы помните свои основные классы цепей переменного тока, то вы будете знать, что сопротивление в сети RLC (или ESR в управляемом конденсаторе ESR) будет определять добротность сети: конденсатор с более высоким значением ESR будет вносить вклад более высокий импеданс вне резонанса, но он будет иметь более плоский импеданс в пределах своей полосы пропускания.

Просто подумав о значении ESR и поняв, что у вас есть несколько параллельных сетей RLC в PDN, можно предсказать, где вам нужно будет добавить банк конденсаторов с контролируемым ESR по сравнению с конденсаторами с низким ESR, чтобы сгладить импеданс ПДн. Предполагая, что ни одна из частот собственного резонанса не перекрывается, мы обычно видим множественные пики и впадины в спектре импеданса PDN (антирезонансы и резонансы соответственно), которые соответствуют полюсам и нулям в PDN. Если у вас есть N уникальных конденсаторов, вы можете рассчитывать на N полюсов в PDN. Конденсатор с контролируемым ESR с достаточно высоким ESR может устранить один из этих пиков.

Пример с несколькими значениями ESR

Просто чтобы посмотреть, что произойдет, если у нас есть несколько конденсаторов с разными значениями ESR, давайте рассмотрим пример. На приведенном ниже графике я показываю результаты моделирования импеданса PDN с батареями из четырех разных конденсаторов при сканировании различных значений ESR.

 

С

английский английский язык

СОЭ

С1

1 мкФ

5 нГн

50 мОм

С2

100 нФ

5 нГн

Варьируется в симуляции

С3

10 нФ

5 нГн

Варьируется в симуляции

С4

0,1 нФ

5 нГн

50 мОм

Значения ESR C2 и C3 варьировались от 50 мОм до 750 мОм. Как мы видим ниже, увеличение значения ESR для этих конденсаторов приводит к сглаживанию участков спектра импеданса PDN.

Результаты моделирования, показывающие, что происходит, когда в PDN используются конденсаторы с более высокими значениями ESR.

Эффект интересен, потому что мы можем видеть, что он охватывает целое десятилетие с точки зрения частоты. Обратите внимание, что сглаживание видно от 10 МГц до 100 МГц. На приведенном выше графике отражены только эффекты от конденсаторов, он не содержит никакой информации о емкости плоскости, резонансах плоскости или индуктивности плоскости/дорожки/рельса на плате.

Почему бы не стремиться к критическому демпфированию?

Конечно, можно взять комплексный импеданс PDN в качестве передаточной функции и использовать его для расчета колебаний напряжения, наблюдаемых на контактах питания различных компонентов в вашей PDN. Однако, поскольку в общем случае мы имеем дело с N-полюсной проблемой, значения ESR, необходимые для устойчивости, не обязательно подчиняются простому уравнению. Я бы подошел к этому как к проблеме собственных значений первого порядка и вычислил бы критерии стабильности для каждой части PDN, что требует больших математических вычислений. Хотя вы, безусловно, могли бы написать сценарий MATLAB, чтобы автоматизировать это и дать вам представление о переходной характеристике во временной области, я бы вместо этого сосредоточился на том, чтобы оставаться ниже целевого импеданса PDN, стратегически добавляя больше конденсаторов в PDN для увеличения емкости.

Следует отметить, что вам не обязательно иметь ровный спектр импеданса, и с практической точки зрения вы никогда не получите его идеально ровным. Вместо этого сосредоточьтесь на уменьшении пиков ниже вашей цели и убедитесь, что вы протестировали предложенный дизайн.

Вердикт: полезная, но не волшебная пуля

Каждый раз, когда вам нужно погасить переходное колебание, которое возбуждается L- и C-элементами в цепи, типичным решением является добавление сопротивления. Хотя это обычно не передается таким образом, оптимальным решением является критическое демпфирование переходного отклика, чтобы скорость фронта любого переходного отклика была оптимально быстрой, но осцилляции подавлялись. Слишком большое сопротивление, и у вас медленное время нарастания из-за избыточного демпфирования.

В приведенных выше результатах мы рассмотрели влияние на импеданс, а не на переходную характеристику во временной области. Однако результаты налицо: добавление некоторого сопротивления за счет использования конденсаторов с управляемым ESR сглаживает импеданс PDN, чего и хотелось бы в цифровом PDN. Если вы посмотрите на результаты в моей более ранней статье об оптимизации конденсаторов, вы можете просто добавить больше конденсаторов параллельно, чтобы сдвинуть всю кривую импеданса PDN к более низким значениям.

Если вам нужно найти и импортировать конденсаторы с контролируемым ESR в вашу конструкцию, обратите внимание на полный набор функций проектирования, компоновки и моделирования печатных плат в Altium Designer®. Встроенные инструменты моделирования SPICE предоставляют вам все необходимое для моделирования вашего проекта до того, как вы создадите свой физический макет. Когда вы закончили свой проект и хотите передать файлы своему производителю, платформа Altium 365™ упрощает совместную работу и совместное использование ваших проектов.

Мы лишь немного коснулись возможностей Altium Designer на Altium 365. Начните бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 уже сегодня.

Конденсаторы электролитические Low ESR Botland

Современная микропроцессорная техника требует питания от вспомогательных источников напряжения. Такое решение, присутствующее во все большем количестве микропроцессорных систем, гарантирует высокую эффективность по току, стабильность напряжения и устойчивость к помехам. Это также дополнительная защита от помех, возникающих в результате коммутационных процессов в энергосистемах.

Необходимость решения вышеперечисленных задач требует использования экономичной энергетической технологии. Он должен быть основан на использовании конденсаторов с малыми геометрическими размерами, но с очень большой электрической емкостью.

Решением вышеуказанной проблемы являются Конденсаторы Low ESR — электролитические конденсаторы, имеющие соответствующее максимальное напряжение и очень большую емкость. Важным параметром также является значение последовательного эквивалентного сопротивления, сокращенно ESR — отсюда Конденсаторы ESR . Смотрите все конденсаторы ниже сейчас.

Расширить… Свернуть…

Сортировать по: РелевантностьНовые товары firstName, от A до ZName, от Z до AЦена, от низкой до высокойЦена, от высокой до низкойВ наличииСлучайно

Количество: 122460

Товаров: 5

Загрузка…

Индекс: PAS-00902

Доставка в течение 24 часов

В наличии
Проверить количество

    Индекс: PAS-01225

    Доставка в течение 24 часов

    В наличии
    Проверить количество

      Индекс: PAS-00901

      Доставка в течение 24 часов

      В наличии
      Проверить количество

        Индекс: PAS-01224

        Доставка в течение 24 часов

        В наличии
        Проверить количество

          Индекс: PAS-00900

          Доставка в течение 24 часов

          В наличии
          Проверить количество

            Электролитические конденсаторы с низким ESR

            Конденсатор без сопротивления был бы идеальным для многих приложений. К сожалению, такой тип конструкции невозможен, так как нет материала, гарантирующего нулевое сопротивление. Тем не менее, электролитические конденсаторы Low ESR в этом отношении близки к идеальным.

            Сам скин ESR расшифровывается как Equivalent Series Resistance и относится к основной особенности представленных конденсаторов — пониженному сопротивлению. С другой стороны, Low предполагает, что мы имеем дело с низкоимпедансным устройством. Электролитические конденсаторы с низким ESR представляют собой конденсаторы с низким импедансом и очень низким значением сопротивления. Этот вариант изделий также можно использовать для аудиодиапазонов благодаря их использованию на низких частотах.

            Почему параметр ESR так важен при выборе конденсаторов?

            ESR — параметр, значение которого зависит как от частоты сигналов, при которых работает конденсатор, так и от температуры. Возраст — еще один фактор, влияющий на значение СОЭ — значение со временем растет.

            Электролитические конденсаторы с низким ESR широко используются в различных типах компьютеров и других источниках питания, предназначенных для зарядки телефонов и обеспечивающих работу других устройств.

            Конденсаторы, используемые во входных каскадах источников питания, действуют как буфер напряжения. Также они обеспечивают стабильность при напряжении на стороне электросети ниже номинального значения. Более того, они поддерживают желаемый уровень напряжения даже во время коммутационных операций в такой степени, что переменное напряжение преобразуется в постоянное. Конденсаторы предотвращают передачу коммутационных помех. Что касается выхода блока питания, то за форму волны напряжения отвечают электролитические конденсаторы ESR. Во многих импульсных источниках питания процессы переключения повторяются с частотой в несколько тысяч герц. Следует помнить, что чем выше частота коммутации при использовании обычных электролитических конденсаторов с большим значением ESR, тем ниже их КПД по обеим сторонам блока питания. Также следует помнить, что ESR обратно пропорционально емкости конденсатора. Чем больше емкость устройства, тем ниже уровень СОЭ.

            Современные конденсаторы для электронных проектов в Ботландии

            Приглашаем вас приобрести недорогие, оригинальные и долговечные электролитические конденсаторы Low ESR. В магазинах Botland вы найдете электролитические конденсаторы с низким ESR с самыми популярными значениями емкости. Благодаря низкому значению сопротивления, полученному благодаря соответствующей технологии производства, вы сможете успешно использовать эти устройства в своих электронных проектах DIY . Вы будете использовать их для робототехники и Проекты Интернета вещей . Вы можете использовать их для различных блоков питания, электроакустических усилителей. Используйте такие конденсаторы для всех устройств, требующих качественной фильтрации сигналов, и позаботьтесь об их правильном функционировании, в соответствии с предполагаемой конструкцией!

            Суперконденсатор с низким ESR, Производитель конденсаторов с низким ESR

            • Главная
            • Продукты
            • Тип обмотки Суперконденсатор
            • Серия с низким ESR обмотки

            Тип обмотки с низким ESR, серия

            Низкий SER

            Товары

            • Серия монет

            • Тип обмотки Суперконденсатор