Site Loader

Содержание

Таблица esr электролитических конденсаторов

Содержание:

  • 1 Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)
    • 1.1 Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).
    • 1.2 Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.
  • 2 Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)
    • 2.1 Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).
    • 2.2 Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.
    • 2.3 Реальные параметры конденсатора
    • 2.4 Где “прячется” ESR в конденсаторе
    • 2.5 Почему вредно большое значение ESR
    • 2.6 ESR электролитических конденсаторов
    • 2.7 Таблица ESR
    • 2.8 Как измерить ESR
    • 2.9 Конденсаторы с низким ESR
    • 2.10 Заключение

Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)

Как известно, эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) зависит от многих факторов. Поэтому результаты измерений этого параметра разными ESR-метрами порой сильно различаются. Некоторые приборы даже имеют специальную таблицу с допустимыми значениями ESR для сравнения.

В Таблице №1 указаны величины ESR новых, ранее нигде не применявшихся электролитических конденсаторов. Значения получены путём измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью тестера LCR T4, о котором я уже рассказывал на страницах сайта. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.

На данный момент таблица №1 не заполнена полностью, так как у меня не оказалось в наличии конденсаторов некоторых номиналов. Несмотря на это, таблица постепенно будет дополняться новыми данными.

Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).

мкф/вольты 6,3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V 160V 250V 400V 450V
1 4,3 10
2,2
4,7 1,7 2,6
10 2 1,1 2,7 2,2
22 0,69 1,2 0,77
33 0,44 0,91
47 0,84 0,87 0,49 0,68
68 0,33
82 0,57 0,55/ 0,89
100 0,46 0,75 0,17 0,4 0,29 0,43 0,77 0,35
220 0,53 0,25 0,49
330 0,25 0,22
470 0,16 0,13 0,12 0,08
1000 0,07 0,08 0,07
2200 0,03 0,02 0,03
4700 0,03

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1

) использовались новые конденсаторы разных производителей. Преимущественно это конденсаторы Jamicon серии TK – с широким температурным диапазоном (значения выделены жирным шрифтом), а также ELZET, SAMWHA и GEMBIRD. Стоит отметить, что при проверке конденсаторы Jamicon показали более низкое значение ESR по сравнению с другими.

Отмечу и то, что производители выпускают конденсаторы с разными характеристиками и свойствами. Их делят на серии. В приведённой таблице приводится ESR обычных конденсаторов.

Кроме них выпускаются и конденсаторы Low ESR и Low Impedance, ЭПС которых, как правило, очень мал и порой составляет сотые доли ома.

Заносить величину ESR или импеданса таких конденсаторов в таблицу нет особого смысла, так как он очень мал и его легко узнать из документации на серию.

В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 85 0 C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 105 0 C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).

Отмечу ещё раз, что разные модели ESR-метров могут показывать разную величину ESR у одного и того же конденсатора. Как уже говорилось, эквивалентное последовательное сопротивление зависит от многих факторов, да и методика его измерения у различных приборов отличается. Поэтому здесь и указано, какой прибор применялся для измерений.

Для сравнения приведу ещё одну таблицу. Перед вами Таблица №2 с ориентировочными значениями ESR для электролитических конденсаторов разной ёмкости. Данная таблица используется Бобом Паркером в разработанном им ESR-метре K7214.

Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.

мкф/вольты 10V 16V 25V 35V 63V 160V 250V
1 14 16 18 20
2.2 6 8 10 10 10
4. 7 15 7,5 4,2 2,3 5
10 6 4 3,5 2,4 3 5
22 5,4 3,6 2,1 1,5 1,5 1,5 3
47 2,2 1,6 1,2 0,5 0,5 0,7 0,8
100 1,2 0,7 0,32 0,32 0,3 0,15 0,8
220 0,6 0,33 0,23 0,17 0,16 0,09 0,5
470 0,24 0,2 0,15 0,1 0,1 0,1 0,3
1000 0,12 0,1 0,08 0,07 0,05 0,06
4700 0,23 0,2 0,12 0,06 0,06

Как видно, некоторые ячейки таблицы №2 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Не помешает помнить одно простое правило:

У любого исправного электролитического конденсатора ESR не превышает 20 Ом (Ω).

Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)

Как известно, эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) зависит от многих факторов. Поэтому результаты измерений этого параметра разными ESR-метрами порой сильно различаются. Некоторые приборы даже имеют специальную таблицу с допустимыми значениями ESR для сравнения.

В Таблице №1 указаны величины ESR новых, ранее нигде не применявшихся электролитических конденсаторов. Значения получены путём измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью тестера LCR T4, о котором я уже рассказывал на страницах сайта. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.

На данный момент таблица №1 не заполнена полностью, так как у меня не оказалось в наличии конденсаторов некоторых номиналов. Несмотря на это, таблица постепенно будет дополняться новыми данными.

Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).

мкф/вольты 6,3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V 160V 250V 400V 450V
1 4,3 10
2,2
4,7 1,7 2,6
10 2 1,1 2,7 2,2
22 0,69 1,2
0,77
33 0,44 0,91
47 0,84 0,87 0,49 0,68
68 0,33
82 0,57 0,55/ 0,89
100 0,46 0,75 0,17 0,4 0,29 0,43 0,77 0,35
220 0,53 0,25 0,49
330 0,25 0,22
470 0,16 0,13 0,12 0,08
1000 0,07 0,08 0,07
2200 0,03 0,02 0,03
4700 0,03

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1) использовались новые конденсаторы разных производителей. Преимущественно это конденсаторы Jamicon

серии TK – с широким температурным диапазоном (значения выделены жирным шрифтом), а также ELZET, SAMWHA и GEMBIRD. Стоит отметить, что при проверке конденсаторы Jamicon показали более низкое значение ESR по сравнению с другими.

Отмечу и то, что производители выпускают конденсаторы с разными характеристиками и свойствами. Их делят на серии. В приведённой таблице приводится ESR обычных конденсаторов.

Кроме них выпускаются и конденсаторы Low ESR и Low Impedance, ЭПС которых, как правило, очень мал и порой составляет сотые доли ома.

Заносить величину ESR или импеданса таких конденсаторов в таблицу нет особого смысла, так как он очень мал и его легко узнать из документации на серию.

В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 85 0 C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 105 0 C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).

Отмечу ещё раз, что разные модели ESR-метров могут показывать разную величину ESR у одного и того же конденсатора. Как уже говорилось, эквивалентное последовательное сопротивление зависит от многих факторов, да и методика его измерения у различных приборов отличается. Поэтому здесь и указано, какой прибор применялся для измерений.

Для сравнения приведу ещё одну таблицу. Перед вами Таблица №2 с ориентировочными значениями ESR для электролитических конденсаторов разной ёмкости. Данная таблица используется Бобом Паркером в разработанном им ESR-метре K7214.

Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.

мкф/вольты 10V 16V 25V 35V 63V 160V 250V
1 14 16 18 20
2.2 6 8 10 10 10
4. 7 15 7,5 4,2 2,3 5
10 6 4 3,5 2,4 3 5
22 5,4 3,6 2,1 1,5 1,5 1,5 3
47 2,2 1,6 1,2 0,5 0,5 0,7 0,8
100 1,2 0,7 0,32 0,32 0,3 0,15 0,8
220 0,6 0,33 0,23 0,17 0,16 0,09 0,5
470 0,24 0,2 0,15 0,1 0,1 0,1 0,3
1000 0,12 0,1 0,08 0,07 0,05 0,06
4700 0,23 0,2 0,12 0,06 0,06

Как видно, некоторые ячейки таблицы №2 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Не помешает помнить одно простое правило:

У любого исправного электролитического конденсатора ESR не превышает 20 Ом (Ω).

ESR – оно же эквивалентное последовательное сопротивление – это очень важный параметр конденсаторов. Для чего он нужен и как его определить, об этом мы как раз и поговорим в нашей статье.

Реальные параметры конденсатора

Думаю, все вы в курсе, что в нашем бесшабашном мире нет ничего идеального. То же самое касается и электроники. Радиоэлементы, каскады, радиоузлы также частенько дают сбои. Можно даже вспомнить недавнюю историю с космическим кораблем “Прогресс”. Сбой какого-то узла повлек гибель целого гиганта космической отрасли. Даже простой, на первый взгляд, радиоэлемент конденсатор, имеет в своем составе не только емкость, но и другие паразитные параметры. Давайте рассмотрим схему, из чего все-таки состоит наш реальный конденсатор?

r – это сопротивление диэлектрика и корпуса между обкладками конденсатора

С – собственно сама емкость конденсатора

ESR – эквивалентное последовательное сопротивление

ESI (чаще его называют ESL) – эквивалентная последовательная индуктивность

Вот на самом деле из чего состоит простой безобидный конденсатор, особенно электролитический. Рассмотрим эти параметры более подробно:

r – сопротивление диэлектрика. Диэлектриком может быть электролит в электролитических конденсаторах, бумага или еще какая-нибудь дрянь). Также между выводами конденсатора находится его корпус. Он тоже обладает каким-то сопротивлением и тоже сделан из диэлектрика и относится сюда же.

С – емкость конденсатора, которая написана на самом конденсаторе плюс-минус некоторые отклонения, связанные с погрешностью.

ESI(ESL) – последовательная индуктивность – это собственная индуктивность обкладок и выводов. На низких частотах можно не учитывать. Почему? Читаем статью катушка индуктивности в цепи постоянного и переменного тока.

Где “прячется” ESR в конденсаторе

ESR представляет из себя сопротивление выводов и обкладок

Как вы знаете, сопротивление проводника можно узнать по формуле:

ρ – это удельное сопротивление проводника

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

Так что можете посчитать приблизительно сопротивление выводов конденсатора и заодно его обкладок 😉 Но, конечно же, так никто не делает. Для этого есть специальные приборы, которые умеют замерять этот самый параметр. Например, мой прибор с Алиэкспресса, который я недавно приобрел.

Почему вредно большое значение ESR

Раньше, еще когда только-только стали появляться первые электронные схемы, такой параметр, как ESR даже ни у кого не был на слуху. Может быть и знали, что есть это сопротивление, но оно никому не вредило. Но… с появлением первых импульсных блоков питания все чаще стали говорить о ESR. Чем же столь безобидное сопротивление не понравилось импульсным блокам питания?

На нулевой частоте (постоянный ток) и низких частотах, как вы помните из статьи конденсатор в цепи постоянного и переменного тока, конденсатор сам оказывает большое сопротивление электрическому току. В этом случае какие-то паразитные доли Ома сопротивления ESR не будут влиять на параметры электрической цепи. Все самое интересное начинается тогда, когда конденсатор работает в высокочастотных цепях (ВЧ).

Мы с вами знаем, что конденсатор пропускает через себя переменный ток. И чем больше частота, тем меньше сопротивление самого конденсатора. Вот вам формула, если позабыли:

где, ХС – это сопротивление конденсатора, Ом

П – постоянная и равняется приблизительно 3,14

F – частота, измеряется в Герцах

С – емкость, измеряется в Фарадах

Но, одно то мы не учли… Сопротивление выводов и пластин с частотой не меняется! Так… и если пораскинуть мозгами, то получается, что на бесконечной частоте сопротивление конденсатора будет равняться его ESRу? Получается, наш конденсатор превращается в резистор? А как ведет себя резистор в цепи переменного тока? Да точно также как и в цепи постоянного тока: греется! Следовательно на этом резисторе будет рассеиваться мощность P в окружающую среду. А как вы помните, мощность через сопротивление и силу тока выражается формулой:

I – это сила тока, в Амперах

R – сопротивление резистора ESR, в Омах

Значит, если ESR будет больше, то и мощность рассеивания тоже будет больше! То есть этот резистор будет хорошенько нагреваться.

Догоняете о чем я вам толкую? 😉

Из всего выше сказанного можно сделать простенький вывод: конденсатор с большим ESR в высокочастотных цепях с большими токами будет нагреваться. Ну да ладно, пусть себе греется… Резисторы и микросхемы тоже ведь греются и ничего! Но весь косяк заключается в том, что с увеличением температуры конденсатора меняется и его емкость! Есть даже такой интересный параметр конденсатора, как ТКЕ или Температурный Коэффициент Емкости. Этот коэффициент показывает, насколько поменяется емкость при изменении температуры. А раз уже “плавает” емкость, то вслед за ней “плывет” и схема.

ESR электролитических конденсаторов

В основном параметр ESR касается именно электролитических конденсаторов. Электролит, который там есть, теряет часть своих свойств при нагреве и конденсатор меняет свою емкость, что, конечно же, нежелательно. После приличного нагрева конденсатор начинает тупить, вздувается и быстро стареет.

У вздувшихся конденсаторов в первую очередь как раз ESR и растёт, тогда как ёмкость до определённого времени может оставаться практически номинальной ( ну той, которая написана на самом конденсаторе)

Чаще всего они вспухают в импульсных блоках питания и на материнках, обычно рядом с процессором (там выше на них нагрузка, да и тепло от процессора, вероятно, свою роль играет). Один из характерных симптомов: техника (комп, монитор) начинает включаться всё хуже и хуже. Либо с паузой (до нескольких часов после включения в сеть), либо с -дцатой попытки.

Ещё симптом: если отрубить питание на некоторое время (сетевой фильтр выключить, или из розетки выдернуть) – то снова начинает включаться не с первой попытки, или после паузы. А если не выключать питание, то комп может включаться сразу (но это тоже до поры, до времени, разумеется). Но бывает, что конденсаторы не вспухли, а ESR уже в десятки раз выше нормы. Тогда, понятно, заменяем. По опыту – очень частая проблема. И весьма легко диагностируемая (особенно, при наличии чудо-приборчика от китайских товарищей).

Таблица ESR

Как я уже сказал, ESR в основном проверяют именно у электролитических конденсаторов, потому что они используются в импульсных блоках питания. Вот небольшая табличка для максимально допустимых значений ESR для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их рабочего напряжения:

Как измерить ESR

Давайте замеряем некоторые наши китайские конденсаторы на ESR. Для этого берем наш многофункциональный универсальный R/L/C/Transistor-metr и проведем несколько замеров:

Первым в бой идет конденсатор на 22 мкФ х 25 Вольт:

Емкость близка к номиналу. ESR=1,9 Ом. Если посмотреть по табличке, то максимальный ESR=2,1 Ом. Наш конденсатор вполне укладывается в этот диапазон. Значит его можно использовать в высокочастотных цепях.

Следующий конденсатор 100 мкФ х 16 Вольт

ESR=0,49 Ом, смотрим табличку… 0,7 максимальный. Значит тоже все ОК. Можно тоже использовать в ВЧ цепях.

И возьмем конденсатор емкостью побольше 220 мкФ х 16 Вольт

Максимальный ESR для него 0,33 Ом. У нас же высветило 0,42 Ома. Такой конденсатор уже не пойдет в ВЧ часть радиоаппаратуры. А в простые схемки, где гуляют низкие частоты (НЧ) сгодится в самый раз! ;-).

Конденсаторы с низким ESR

В нашем бурно-развивающемся мире электроника все больше строится именно на ВЧ части. Импульсные блоки питания почти полностью одержали победу над громоздкими трансформаторными блоками питания. Это мы, радиолюбители, до сих пор пользуемся самопальными блоками питания, сделанные из трансформаторов, которые нашли на помойке.

Но раз почти вся техника уходит в ВЧ диапазон, то и разработчики радиокомпонентов тоже не спят. Они создают конденсаторы, у которых низкий ESR и называются такие конденсаторы LOW ESR, что значит кондеры с низким ESR. На некоторых это пишут прямо на корпусе:

Отличительной чертой таких конденсаторов является то, что они вытянуты в длину. Также, по моим наблюдениям, на них чаще всего есть полоска золотого цвета:

Сейчас все чаще используют миниатюрные полимерные алюминиевые конденсаторы с низким ESR:

Где же их можно чаще всего увидеть? Конечно же, разобрав свой персональный компьютер. Можно найти их в блоке питания, а также на материнской плате компьютера.

На фото ниже мы видим материнскую плату компа , которая сплошь утыкана конденсаторами с LOW ESR, некоторые из них я отметил в красном прямоугольнике:

Самым маленьким ESR обладают керамические и SMD-керамические конденсаторы

Заключение

Ну что еще можно сказать про ESR? В настоящее время идет битва среди производителей за рынок. Кто предложит конденсатор с минимальным ESR и хорошей емкостью, тот молоток ;-). Не поленитесь также купить или собрать прибор ESR-метр. Особенно он будет очень актуален для ремонтников радиоэлектронной аппаратуры. Мультиметр может показать вам емкость и ток утечки, но вот внутреннее сопротивление покажет именно ESR-метр.

Бывало очень много случаев, когда аппаратура ну никак не хотела работать, хотя все элементы в ней были целые. В этом случае просто замеряли ESR-метром конденсаторы и выявляли их сопротивление. После замены дефектных конденсаторов с большим ESR на конденсаторы с низким ESR (LOW ESR), аппаратура оживала и работала долго и счастливо.

Esr или последовательное эквивалентное сопротивление. ESR

Этот проект был задуман как способ проверки пригодности конденсатора к работе. Я покупаю много старых радиоэлектронных устройств старше 25-60 лет и состояние электролитических конденсаторов бывает подозрительным. Мне требовался быстрый способ проверки конденсаторов.

Что такое ESR?
«ESR» означает эквивалентное последовательное сопротивление. ESR является одной из характеристик, которые определяют производительность электролитического конденсатора. Чем ниже ESR конденсатора, тем лучше, так как при высоком ESR конденсатор разогревается при прохождении тока через него, а это разрушает его. Со временем ESR конденсатора может увеличиться от 10 до 30 раз, либо конденсатор вообще перестанет пропускать ток. Типичный срок службы электролитических конденсаторов 2000-15000 часов и очень сильно зависит от температуры окружающей среды. Когда ESR увеличивается, конденсатор начинает хуже работать и в конечном итоге схема не работает.

Почему ESR метр так полезен?
Большинство ESR метров требует, чтобы конденсатор был выпаян из схемы. Когда конденсаторов в схеме много, это очень утомительно, и есть риск повредить плату. Этот тестер использует низкое напряжение (250 мВ) высокой частоты (150 кГц) для измерения конденсаторов. Измерение без выпаивания из схемы возможно из-за низкого напряжения, которого хватает конденсатору, но для других деталей мало, поэтому они не мешают измерению. Большинство ESR метров будут повреждены, если вы измерите ими заряженный конденсатор. Эта схема выдерживают до 400V заряда на конденсаторе (Это напряжение опасно для жизни. Будьте осторожны! ). Мой опыт показал, что ESR метр распознает около 95% негодных конденсаторов.

Характеристики ESR измерителя:
— измерение электролитических конденсаторов емкостью > 1мкФ
— полярность конденсатора не важна
— допускает подключение заряженных конденсаторов до 400В
— низкий уровень энергопотребления (около 25 мА), что дает около 20 часов автономной работы при использовании 4 батареек АА
— измерение ESR в диапазоне 0-75 Ом.

Описание схемы
Схема начинается с 150 кГц генератора на одном элементе 74hc14. Остальные элементы используются для увеличения напряжения идущего в фильтр низких частот. Фильтр низких частот необходим, потому что прямоугольный сигнал содержит много помех и гармоник. Сигнал с фильтра идет на 10Ом резистор, который обеспечивает низкий уровень сигнала при измерении конденсатора. Диоды D5 и D6 защищают цепь от разряда при подключении заряженного конденсатора. R18 является гасящим резистором для C5. C5 защищает цепь от постоянного тока напряжением до 400В.

Остальная часть схемы является транзисторным усилителем с коэффициентом усиления около 10.5. Это усиливает сигнал, пришедший с конденсатора, до нескольких вольт в амплитуде. Усиленное напряжение должно быть достаточно большим, чтобы преодолеть 2 диода, после чего шкала начнет реагировать. Правильное функционирование схемы можно проверить, подключая на вход резисторы разного сопротивления (1 Ом — около 90% от полной шкалы, 10 Ом — около 40% шкалы и 47 Ом — около 10% шкалы). Показания тестера могут немного меняться в зависимости от температуры. Ниже можно скачать фотографии и рисунок ПП.

Файлы проекта:
Сборочный чертеж — esrbuildit.png
ПП вид снизу — esrpcb.png
ПП вид снизу — esrxray.png
ПП и схема в формате — ESR meter.zip
/SWCadiii — esr.asc

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
IC1 ИС буфера, драйвера

CD74HC14

1 В блокнот
Q1 Биполярный транзистор

2N2222

1 В блокнот
D1-D4 Выпрямительный диод

1N4148

4 В блокнот
D5, D6 Выпрямительный диод

1N4004

2 В блокнот
С1-С3 Конденсатор 0. 01 мкФ 3 В блокнот
С4 Конденсатор 0.047 мкФ 1 В блокнот
С5 Конденсатор 0.47 мкФ 400 В 1 В блокнот
С6 Конденсатор 0.1 мкФ 1 В блокнот
С7 Электролитический конденсатор 10 мкФ 1 В блокнот
R1 Резистор

1 кОм

1 В блокнот
R2-R6 Резистор

680 Ом

5 В блокнот
R7, R8 Резистор

10 Ом

2 В блокнот
R9 Резистор

100 кОм

1 В блокнот
R10 Подстроечный резистор 25 кОм 1 В блокнот
R11 Резистор

2. 2 кОм

1 В блокнот
R12 Резистор

100 Ом

1 В блокнот
R17 Резистор

Какой главный параметр для оценки исправности конденсаторов? Конечно их ёмкость. Но по мере распространения импульсной высоковольтной техники, стало очевидно, что надо обратить внимание на ещё один параметр, от которого зависит надёжность и качество работы импульсных преобразователей — это эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, по англ.

ESR — equivalent series resistance

). Применение конденсаторов с увеличенным значением ЭПС приводит к росту пульсаций выходного напряжения по сравнению с расчётными значениями, и бстрому выходу их из строя из-за повышенного нагрева за счёт выделения тепла на ЭПС, нередки даже случаи закипания электролита, деформация корпуса, а также взрывы конденсаторов. Особая выраженность негативного влияния ЭПС именно в силовых импульсных преобразователях вызвана, работой на больших токах заряда-разряда, а также тем, что с ростом рабочей частоты ЭПС возрастает. Наличие ESR объясняется конструкцией оксидного конденсатора и обусловлена сопротивлением обкладок, сопротивлением выводов, переходным сопротивлением контактов между обкладками и выводами, а также потерями в материале диэлектрика. С течением времени ESR конденсатора возрастает, что совсем не хорошо.

ESR конденсаторов разных типов

Естественно, проконтролировать обычным Омметром эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора невозможно — тут нужен специальный прибор. В интернете есть несколько простых конструкций ESR-метров , но при желании, можно собрать более точный и удобный измеритель на микроконтроллере. Например из журнала Радио 7-2010.


Схема измерителя ESR конденсаторов на
Attiny2313

Все необходимые файлы и прошивки — в архиве . После сборки и включения крутим регулятор контрастности до появления на экране LCD надписи в две строки. Если её нет — проверяем монтаж и правильность прошивки МК ATtiny2313. Если всё ОК — нажимаем кнопку «Калибровка» — в прошивку внесётся поправка на скорость срабатывания входной части измерителя. Далее понадобится несколько новых электролитических конденсаторов высокого качества ёмкостью 220…470 мкФ разных партий, лучше всего — на разные напряжения. Подключаем любой из них к входным гнёздам прибора и начинаем подбирать резистор R2 в пределах 100…470 ом (у меня получилось 300 ом; можно применить временно цепочку постоянный+подстроечный) так, чтобы значение ёмкости на экране ЖКИ примерно было похоже на номинал конденсатора. К большой точности пока что стремиться не стОит — ещё будет корректироваться; затем проверить и с другими конденсаторами.


Для настройки измерителя ESR нужна таблица с типовыми значениями этого параметра для разных конденсаторов. Эту табличку рекомендуется приклеить на корпус прибора под дисплеем.


В следующей табличке указаны максимальные значения эквивалентного последовательного сопротивления для электролитических конденсаторов. Если у измеряемого конденсатора оно будет выше, то его уже нельзя использовать для работы в сглаживающем фильтре выпрямителя:


Подключаем конденсатор 220 мкФ и, незначительным подбором сопротивления резисторов R6, R9, R10 (на схеме и на моём сборочном чертеже обозначены со звёздочками), добиваемся показаний Esr, близких к указанным в таблице. Проверяем на всех имеющихся заготовленных эталонных конденсаторах, в т.ч. уже можно использовать и конденсаторы от 1 до 100 мкФ.


Так как для измерения ёмкости конденсаторов от 150 мкФ и для измерителя ESR применяется один и тот же участок схемы, после подбора сопротивления этих резисторов несколько изменится точность показаний измерителя ёмкости. Теперь можно подстроить ещё сопротивление резистора R2, чтобы эти показания стали точнее. Другими словами, нужно подбирая сопротивление R2 — уточнить показания измерителя ёмкости, подстраивая резисторы в делителе компараторов — уточнить показания ESR-метра. Причём, приоритет надо отдавать измерителю внутреннего сопротивления.


Теперь надо настроить измеритель ёмкости конденсаторов диапазона 0,1…150 мкФ. Так как для этого в схеме предусмотрен отдельный источник тока, измерение ёмкости таких конденсаторов можно сделать очень точным. Подключаем конденсаторы малой ёмкости к входным гнёздам прибора и, подбором сопротивления R1 в пределах 3,3…6,8 кОм добиваемся максимально точных показаний. Этого можно достичь, если в качестве эталонных применить не электролитические, а высокоточные конденсаторы К71-1 ёмкостью 0,15 мкФ с гарантированным отклонением 0,5 или 1%.


Когда собрал данный измеритель ESR — схема завелась сразу, понадобилась только калибровка. Этот измеритель много раз помогал при ремонте БП, так что устройство рекомендуется к сборке. Схему разработал — DesAlex , собрал и испытал: sterc .

Обсудить статью ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Мы уже привыкли к основным параметрам конденсатора: ёмкости и рабочему напряжению. Но в последнее время не менее важным параметром стало его эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Что же это такое и на что оно влияет?

Так как ЭПС наиболее сильно влияет на работу электролитических конденсаторов, то в дальнейшем речь пойдёт именно о них. Сейчас мы разберём электролитический конденсатор по косточкам и узнаем, какие же тайны он скрывает.

Любой электронный компонент не идеален. Это относится и к конденсатору. Совокупность его свойств показывает условная схема.

Как видим, реальный конденсатор состоит из ёмкости C , которую мы привыкли видеть на схемах в виде двух вертикальных полос. Далее резистор R s , который символизирует активное сопротивление проволочных выводов и контактного сопротивления вывод — обкладка. На фото видно, как проволочные выводы крепятся к обкладкам методом заклёпочного соединения.

Так как любой, даже очень хороший диэлектрик имеет определённое сопротивление (до сотен мегаом), то параллельно обкладкам изображается резистор Rp . Именно через этот «виртуальный» резистор течёт так называемый ток утечки. Естественно, никаких резисторов внутри конденсатора нет. Это лишь для наглядности и удобного представления.

Из-за того, что обкладки у электролитического конденсатора скручиваются и устанавливаются в алюминиевый корпус, образуется индуктивность L .

Свои свойства эта индуктивность проявляет лишь на частотах выше резонансной частоты конденсатора. Приблизительное значение этой индуктивности — десятки наногенри.

Итак, из всего этого выделим то, что входит в ЭПС электролитического конденсатора:

    Сопротивление, которое вызвано потерями в диэлектрике из-за его неоднородности, примесей и наличия влаги;

    Омическое сопротивление проволочных выводов и обкладок. Активное сопротивление проводов;

    Контактное сопротивление между обкладками и выводами;

    Сюда же можно включить и сопротивление электролита, которое увеличивается из-за испарения растворителя электролита и изменения его химического состава вследствие взаимодействия его с металлическими обкладками.

Все эти факторы суммируются и образуют сопротивление конденсатора, которое и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением — сокращённо ЭПС, а на зарубежный манер ESR (E quivalent S erial R esistance).

Как известно, электролитический конденсатор в силу своего устройства может работать только в цепях постоянного и пульсирующего тока из-за своей полярности. Собственно, его и применяют в блоках питания для фильтрации пульсаций после выпрямителя. Запомним эту особенность конденсатора — пропускать импульсы тока.

А если ESR — это, по сути, сопротивление, то на нём при протекании импульсов тока будет выделятся тепло. Вспомните о мощности резистора . Таким образом, чем больше ЭПС — тем сильнее будет греться конденсатор.

Нагрев электролитического конденсатора — это очень плохо. Из-за нагрева электролит начинает закипать и испаряться, конденсатор вздувается. Наверное, уже замечали на электролитических конденсаторах защитную насечку на верхней части корпуса.

При длительной работе конденсатора и повышенной температуре внутри его электролит начинает испаряться, и давить на эту насечку. Со временем давление внутри возрастает настолько, что насечка разрывается, высвобождая газ наружу.


«Хлопнувший» конденсатор на плате блока питания (причина — превышение допустимого напряжения)

Также защитная насечка предотвращает (или ослабляет) взрыв конденсатора при превышении допустимого напряжения или изменении его полярности.

На практике бывает и наоборот — давление выталкивает изолятор со стороны выводов. Далее на фото показан конденсатор, который высох. Ёмкость его снизилась до 106 мкФ, а ESR при измерении составило 2,8Ω, тогда как нормальное значение ESR для нового конденсатора с такой же ёмкостью лежит в пределах 0,08 — 0,1Ω.

Электролитические конденсаторы выпускают на разную рабочую температуру. У алюминиевых электролитических конденсаторов нижняя граница температуры начинается с — 60 0 С, а верхняя ограничена +155 0 С. Но в большинстве своём такие конденсаторы рассчитаны на работу в температурном диапазоне от -25 0 С до 85 0 С и от -25 0 С до 105 0 С. На этикетке иногда указывается только верхний температурный предел: +85 0 С или +105 0 С.

Наличие ЭПС в реальном электролитическом конденсаторе влияет на его работу в высокочастотных схемах. И если для обычных конденсаторов это влияние не столь выражено, то вот для электролитических конденсаторов оно играет весьма важную роль. Особенно это касается их работы в цепях с высоким уровнем пульсаций, когда протекает существенный ток и за счёт ESR выделяется тепло.

Взгляните на фото.


Вздувшиеся электролитические конденсаторы (причина — длительная работа при повышенной температуре)

Это материнская плата персонального компьютера, который перестал включаться. Как видим, на печатной плате рядом с радиатором процессора расположено четыре вздувшихся электролитических конденсатора. Длительная работа при повышенной температуре (внешний нагрев от радиатора) и приличный срок эксплуатации привёл к тому, что конденсаторы «хлопнули». Виной тому — нагрев и ESR. Плохое охлаждение отрицательно сказывается не только на работе процессоров и микросхем, но, как оказывается, и на электролитических конденсаторах!

Снижение температуры окружающей среды на 10 0 C продлевает срок службы электролитического конденсатора почти вдвое.

Аналогичная картина наблюдается в отказавших блоках питания ПК — электролитические конденсаторы также вздуваются, что приводит к просадке и пульсациям напряжения питания.


Неисправные конденсаторы в БП ПК ATX (причина — низкое качество конденсаторов)

Нередко из-за длительной работы импульсные блоки питания точек доступа, роутеров Wi-Fi, всевозможных модемов также выходят из строя по причине «хлопнувших» или потерявших ёмкость конденсаторов. Не будем забывать, что при нагреве электролит высыхает, а это приводит к снижению ёмкости. Пример из практики я описывал .

Из всего сказанного следует, что электролитические конденсаторы, работающие в высокочастотных импульсных схемах (блоки питания, инверторы, преобразователи, импульсные стабилизаторы) работают в довольно экстремальных условиях и выходят из строя чаще. Зная это производители выпускают специальные серии с низким ESR. На таких конденсаторах, как правило, присутствует надпись Low ESR , что означает «низкое ЭПС».

Известно, что конденсатор обладает ёмкостным или реактивным сопротивлением, которое снижается с ростом частоты переменного тока.

Таким образом, с ростом частоты переменного тока, реактивное сопротивление конденсатора будет падать, но только до тех пор, пока оно не приблизится к величине эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). Его то и необходимо измерить. Поэтому многие приборы — измерители ESR (ESR-метры) измеряют ЭПС на частотах в несколько десятков — сотен килогерц. Это необходимо для того, чтобы «убрать» величину реактивного сопротивления из результатов измерения.

Стоит отметить, что на величину ESR конденсатора влияет не только частота пульсаций тока, но и напряжение на обкладках, температура окружающей среды, качество изготовления. Поэтому однозначно сказать, что ESR конденсатора, например, равно 3 омам, нельзя. На разной рабочей частоте величина ESR будет разной.

ESR-метр

При проверке конденсаторов , особенно электролитических, стоит обращать внимание на величину ESR. Для тестирования конденсаторов и измерения ESR существует немало серийно выпускаемых приборов. На фото универсальный тестер радиокомпонентов (LCR-T4 Tester) функционал которого поддерживает замер ESR конденсаторов.

В радиотехнических журналах можно встретить описания самодельных приборов и приставок к мультиметрам для измерения ESR. В продаже можно найти и узкоспециализированные ESR-метры, которые способны измерять ёмкость и ЭПС без выпайки их из платы, а также разряжать их перед этим с целью защиты прибора от повреждения высоким остаточным напряжением конденсатора. К таким приборам относятся, например, такие как ESR-micro v3.1, ESR-micro V4.0s, ESR-micro v4.0SI.

При ремонте электроники приходится часто менять электролитические конденсаторы. При этом для оценки их качества измеряются такие параметры, как ёмкость и ESR. Чтобы было с чем сравнивать, была составлена таблица ESR , в которой указано ЭПС новых электролитических конденсаторов разных ёмкостей. Данную таблицу можно использовать для оценки пригодности того или иного конденсатора для дальнейшей службы.

Не смотря на то, что большинство современных мультиметров оснащены функцией измерения , в том числе и электролитических, однако возможность замерить ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) на самом деле является большой редкостью.

В данной конструкции генератор собран на одном логическом элементе (DD1.1) микросхемы 74HC14N (инвертирующий Шмитта) и RC-цепи R1 и С1, которая определяет частоту работы генератора. В данном случае это около 100 кГц. Сигнал с генератора усиливается оставшимися пятью элементами микросхемы DD1 до амплитуды в районе 250мВ, который потом поступает на исследуемый Cx.

Исследуемый конденсатор подключается к контактам X1 и X2 ESR измерителя. Для защиты тестера от заряда, имеющегося в конденсаторе Cx, предусмотрена линия защиты состоящая из С4, R8, VD1 и VD2 (). Измеряемый сигнал после прохождения через конденсатор Cx усиливается T1 (), далее выпрямляется четырьмя D3-D6 (), а затем отфильтровывается конденсатором С6.

К выводам X3 и X4 через R14 подключается микроамперметр со шкалой полного отклонения около 50мкA. Значение, отображаемое на индикаторе в основном пропорционально значению ESR конденсатора. Конечно, необходимо путем калибровки связать значение ESR и емкость нового конденсатора, чтобы можно было обнаружить несоответствие с неисправным конденсатором.

Правильно собранный и проверенный на ошибки ESR-метр должен заработать при первом же включении. В качестве источника питания можно порекомендовать блок питания на . После подачи питания прибор должен сразу показать величину ESR. Для получения более точных значений можно вместо постоянного резистора R14 подключить на 25 кОм.

Настройка выполняется просто — вместо исследуемого конденсатора необходимо по очереди подключать резисторы с малым сопротивлением. Разметка шкалы должна быть примерно такой: при подключении резистора 1 Ом отклонение стрелки должно быть более 90%, при сопротивлении резистора 10 Ом отклонение в районе 40% и при 47 Ом только 10%.

К сведению, реальное сопротивление (ESR) рабочего электролитического конденсатора не должно превышать 10 Ом.

Часто при ремонте электроники приходится менять вздувшиеся конденсаторы. Если конденсатор вздулся, это говорит об уменьшении его ёмкости и увеличении эквивалентного последовательного сопротивления(ESR). Бывает, что конденсатор не вздулся, а его ESR больше нормы, на этот случай я собрал приборчик от МастерКит и ним проверял подозрительные конденсаторы. В определённый момент стало интересно, что же он на самом деле измеряет и как он это делает.
Что такое ESR.
Эквивалентная упрощённая схема конденсатора состоит из резистора и конденсатора, величину этого сопротивления и измеряет прибор. Осталось разобраться как он это делает.

Давайте подключим к конденсатору генератор сигналов, его эквивалентная схема изображена на рисунке, она состоит из генератора и последовательно включённого резистора, равного выходному сопротивлению генератора.

Теперь подключим исправный конденсатор емкостью 470uF и посмотрим, что покажет осциллограф.

Что изменилось? Правильно увеличилась амплитуда, которую измеряет прибор, а за её значение отвечает последовательно включённое сопротивление в эквивалентной схеме конденсатора.
Давайте попробуем его рассчитать. Считается эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, как обычный делитель. Реактивным сопротивлением конденсатора можно пренебречь так, как длительность импульса значительно меньше тау.

Посчитаем значение ESR для исправного конденсатора, оно равно 0,65 Ohm. Давайте сравним его с тем что показывает прибор от МастерКит, точность этого прибора невысокая, но для примерной оценки пойдёт.

Зажёгся первый светодиод, переключатель стоит в положении 1:1, смотрим на таблицу, сопротивление равно 1,3 Ohm.

Полимерные Ultra Low ESR конденсаторы Panasonic

Мы надеемся, что вся информация, представленная в каталоге, будет полезна и производителям промэлектроники, и сервисным центрам, и радиолюбителям.

Информация по размерам контактных площадок электронных компонентов, применяемых для разработки, сборки и монтажа печатных плат, находится в разделе Печатные платы.

Маркировка Емкость Напряжение tg Ток утечки ESR, на 100 кГц Ток пульсаций Склад Заказ
EEFSX0D471E4 470мкФ ±20% 0,06 3,8 мкА 4,5 милиОм 3,8А
EEFSX0E471XE 470мкФ ±20% 2,5В 0,06 3 мкА 9 милиОм 3,5А
Цены в формате  . pdf,  .xls
Маркировка Емкость Напряжение tg Ток утечки ESR, на 100 кГц Ток пульсаций Склад Заказ
EEFCX1E220R 22мкФ ±20% 25В 0,06 0,3 мкА 40 милиОм
EEFCD0K330R 33мкФ ±20% 0,06 10,6 мкА 60 милиОм 1,6А
EEFCD0J470R 47мкФ ±20% 6,3В 0,06 10,6 мкА 50 милиОм 1,6А
EEFCX1A101R 100мкФ ±20% 10В 0,06 0,3 мкА 40 милиОм 3,А
Цены в формате  . pdf,  .xls
Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 3500 штук Ultra Low ESR чип конденсаторов.

Минимальная наработка на отказ 2000 часов при температуре +105°С.

Сопротивление на высоких частотах (1 МГц) на порядок меньше, чем у танталовых и практически не меняется во всем диапазоне рабочих температур.

Долговечность от 25 до 50 лет.

Диапазон рабочих температур: -40° … +105°С

Алюминиевый чип конденсатор SP-Cap состоит из плоского алюминиевого анода с сформированным на нем слоем непроводящего окисла, обволакивает электрод полимерный электролит, электрический контакт к которому осуществляет серебряный катодом. Использование особого полимера в качестве диэлектрика позволило достичь рекордной проводимости, т.е. минимальных значений низкого последовательного сопротивления ESR.

Технические характеристики и маркировка полимерных Ultra Low ESR конденсаторов PANASONIC (MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIL)

Алюминиевые чип конденсаторы SP-Cap обладают высокочастотными характеристиками превосходящими традиционные танталовые чип конденсаторы, выдерживают большие токи пульсаций в широком диапазоне рабочих температур от -40° до +105°С. По сравнению с близкими по характеристикам алюминиевым конденсаторам с твердым органическим электролитом имеют значительно меньшую высоту корпуса и практически одинаковые цены, при этом значительно превосходят их в долговечности. SP-Cap выполнены в корпусах, аналогичных типоразмерам танталовых конденсаторов D case и варьируются по высоте. Конденсаторы представленные в данной таблице и поставляемы со склада имеют высоту 1,8 мм.

Производитель — PANASONIC.

Корзина

Корзина пуста

Логин:
Пароль:
Регистрация Забыли свой пароль?

Новые поступления

Датчик магнитного поля на эффекте Холла в SOT23

Самовосстанавливающиеся предохранители на ток 0. 75А и 1A в типоразмере 0805

Герметичные тактовые кнопки

Cкидка для ИП, 21%
Малогабаритные алюминиевые приборные корпуса со склада

Тактовые кнопки со встроенным LED

Кварцевые резонаторы 3225

RGB светодиоды WS2812B-B

Все поступления

Физическая формула расчета эквивалентного сопротивления в цепи

Расчёт электрических схем, содержащих несколько сопротивлений (резисторов), при нахождении силы тока в цепи, напряжения или мощности, производится с использованием метода свёртывания. Метод заключается в том, чтобы найти эквивалентное сопротивление выделенных участков цепи. Основная задача – замена резисторов, имеющих различное подключение относительно друг друга, на эквивалент (Rэкв.).


Эквивалентное сопротивление резисторов

Таблица ESR

Как известно, эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) зависит от многих факторов. Поэтому результаты измерений этого параметра разными ESR-метрами порой сильно различаются. Некоторые приборы даже имеют специальную таблицу с допустимыми значениями ESR для сравнения.
В Таблице №1 указаны величины ESR новых, ранее нигде не применявшихся электролитических конденсаторов. Значения получены путём измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью тестера LCR T4, о котором я уже рассказывал на страницах сайта. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.

На данный момент таблица №1 не заполнена полностью, так как у меня не оказалось в наличии конденсаторов некоторых номиналов. Несмотря на это, таблица постепенно будет дополняться новыми данными.

Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).

мкф/вольты6,3V10V16V25V35V50V63V160V250V400V450V
14,310
2,2
4,71,72,6
1021,12,72,2
220,691,20,77
330,440,91
470,840,870,490,68
680,33
820,570,55/ 0,89
1000,460,750,170,40,290,430,770,35
2200,530,250,49
3300,250,22
4700,160,130,120,08
10000,070,080,07
22000,030,020,03
47000,03

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1) использовались новые конденсаторы разных производителей. Преимущественно это конденсаторы Jamicon серии TK – с широким температурным диапазоном (значения выделены жирным шрифтом), а также ELZET, SAMWHA и GEMBIRD. Стоит отметить, что при проверке конденсаторы Jamicon показали более низкое значение ESR по сравнению с другими.

Отмечу и то, что производители выпускают конденсаторы с разными характеристиками и свойствами. Их делят на серии. В приведённой таблице приводится ESR обычных конденсаторов.

Кроме них выпускаются и конденсаторы Low ESR и Low Impedance, ЭПС которых, как правило, очень мал и порой составляет сотые доли ома.

Заносить величину ESR или импеданса таких конденсаторов в таблицу нет особого смысла, так как он очень мал и его легко узнать из документации на серию.

В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 85 0 C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 105 0 C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).

Отмечу ещё раз, что разные модели ESR-метров могут показывать разную величину ESR у одного и того же конденсатора. Как уже говорилось, эквивалентное последовательное сопротивление зависит от многих факторов, да и методика его измерения у различных приборов отличается. Поэтому здесь и указано, какой прибор применялся для измерений.

Для сравнения приведу ещё одну таблицу. Перед вами Таблица №2 с ориентировочными значениями ESR для электролитических конденсаторов разной ёмкости. Данная таблица используется Бобом Паркером в разработанном им ESR-метре K7214.

Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.

мкф/вольты10V16V25V35V63V160V250V
114161820
2.268101010
4.7157,54,22,35
10643,52,435
225,43,62,11,51,51,53
472,21,61,20,50,50,70,8
1001,20,70,320,320,30,150,8
2200,60,330,230,170,160,090,5
4700,240,20,150,10,10,10,3
10000,120,10,080,070,050,06
47000,230,20,120,060,06

Как видно, некоторые ячейки таблицы №2 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Не помешает помнить одно простое правило:

У любого исправного электролитического конденсатора ESR не превышает 20 Ом (Ω).

Третий вариант схемы измерителя ESR

Чтобы иметь возможность проверять тракты ЗЧ, в схему прибора необходимо ввести еще один переключатель, с помощью которого частота генератора импульсов понижается до 1 кГц.

Кроме того, измерения показали, что потребляемый прибором ток не превышает 3…5 мА, и его лучше сделать малогабаритным переносным, чтобы иметь всегда под рукой. Питать такой вариант прибора можно от батареи типа «Крона» через маломощный 5-вольтовый стабилизатор.

Схема такого варианта прибора показана на рис.З. Переключателем S2 выбирают частоту генератора, а переключателем S3 включают питание прибора.

Рис. 3. Схема самодельного измерителя ESR с питанием от батареи.

Длительная работа с прибором позволила выявить еще один «скрытый резерв»: с помощью него можно проверять катушки индуктивности (обмотки трансформаторов) на наличие короткозамкнутых витков.

При этом прибор измеряет все то же реактивное сопротивление, только на этот раз индуктивное Х|_. Индуктивное сопротивление можно рассчитать по формуле:

где Xl ~ индуктивное сопротивление, Ом; f — частота, Гц; L — индуктивность, Гн. Например, катушка индуктивностью в 100 мкГн на частоте 100 кГц имеет индуктивное сопротивление Хр=62,8 Ом.

Ели такую катушку подключить к нашему прибору, стрелка измерителя практически останется в положении «бесконечность», отклонение будет едва заметно. Наличие же в обмотке катушки короткозамкнутого витка (витков) приведет к резкому уменьшению индуктивного сопротивления, до единиц ом, и стрелка прибора в этом случае покажет какое-то малое сопротивление.

Индуктивность катушек, применяемых в радиотехнических устройствах, может находиться в очень широких пределах: от единиц микрогенри в ВЧ дросселях до десятков генри в силовых трансформаторах.

Поэтому проверка катушек с большой индуктивностью на частоте 100 кГц может вызвать затруднения. Чтобы проверять такие катушки (например, первичные обмотки маломощных силовых трансформаторов), частоту генератора нужно установить в 1 кГц (переключателем S2).

igroSFERA.NET

Мы уже привыкли к основным параметрам конденсатора: ёмкости и рабочему напряжению. Но в последнее время не менее важным параметром стало его эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Что же это такое и на что оно влияет?

Любой электронный компонент не идеален. Это относится и к конденсатору. Совокупность его свойств показывает условная схема.

Как видим, реальный конденсатор состоит из ёмкости C, которую мы привыкли видеть на схемах в виде двух вертикальных полос. Далее резистор Rs, который символизирует активное сопротивление проволочных выводов и контактного сопротивления вывод – обкладка.

Так как любой, даже очень хороший диэлектрик имеет определённое сопротивление (до сотен мегаом), то параллельно обкладкам изображается резистор Rp. Именно через этот «виртуальный» резистор течёт так называемый ток утечки. Естественно, никаких резисторов внутри конденсатора нет. Это лишь для наглядности и удобного представления.

Из-за того, что обкладки у электролитического конденсатора скручиваются и устанавливаются в алюминиевый корпус, образуется индуктивность L.

Свои свойства эта индуктивность проявляет лишь на частотах выше резонансной частоты конденсатора. Приблизительное значение этой индуктивности – десятки наногенри.

Итак, из всего этого выделим то, что входит в ЭПС электролитического конденсатора:

  • Сопротивление, которое вызвано потерями в диэлектрике из-за его неоднородности, примесей и наличия влаги;
  • Омическое сопротивление проволочных выводов и обкладок. Активное сопротивление проводов;
  • Контактное сопротивление между обкладками и выводами;
  • Сюда же можно включить и сопротивление электролита, которое увеличивается из-за испарения растворителя электролита и изменения его химического состава вследствие взаимодействия его с металлическими обкладками.

Все эти факторы суммируются и образуют сопротивление конденсатора, которое и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением – сокращённо ЭПС, а на зарубежный манер ESR (Equivalent Serial Resistance).

Как известно, электролитический конденсатор в силу своего устройства может работать только в цепях постоянного и пульсирующего тока из-за своей полярности. Собственно, его и применяют в блоках питания для фильтрации пульсаций после выпрямителя. Запомним эту особенность конденсатора – пропускать импульсы тока.

Из всего сказанного следует, что электролитические конденсаторы, работающие в высокочастотных импульсных схемах (блоки питания, инверторы, преобразователи, импульсные стабилизаторы) работают в довольно экстремальных условиях и выходят из строя чаще. Зная это производители выпускают специальные серии с низким ESR. На таких конденсаторах, как правило, присутствует надпись Low ESR, что означает «низкое ЭПС».

При ремонте любой аппаратуры необходимо производить замеры ESR при помощи специального измерительного прибора — ESR-метра. Для тестирования конденсаторов и измерения ESR существует немало серийно выпускаемых приборов. На сегодняшний день самый доступный — это универсальный тестер радиокомпонентов LCR-T4 Tester, функционал которого поддерживает замер ESR конденсаторов. В радиотехнических журналах можно встретить описания самодельных приборов и приставок к мультиметрам для измерения ESR. В продаже можно найти и узкоспециализированные ESR-метры, которые способны измерять ёмкость и ЭПС без выпайки их из платы, а также разряжать их перед этим с целью защиты прибора от повреждения высоким остаточным напряжением конденсатора. К таким приборам относятся, например, такие как ESR-micro v3.1, ESR-micro V4.0s, ESR-micro v4.0SI.

Таблица ESR конденсаторов для LCR T4

Мкф/вольты6,3V10V16V25V35V50V63V160V250V400V450V
14,3
2,2
4,71,72,6
1021,12,72,2
220,691,20,77
330,440,91
470,840,870,490,68
680,33
820,570,55/0,89
1000,460,750,170,40,430,770,35
2200,530,250,49
3300,250,22
4700,160,130,120,08
10000,070,080,07
22000,030,020,03
47000,03

Сводная таблица ESR конденсаторов Боба Паркера

При отсутствии нанесенных значений ESR на измерительном приборе большинство радиолюбителей рекомендуют пользоваться сводной таблицей Боба Паркера. Данные в этой таблице используются большинством производителей измерителей, как Китайских, так и европейских.

Таблица ESR конденсаторов Боба Паркера для K7214

Некоторые ячейки в данной таблице не заполненны. Это потому, что для конденсаторов, емкость которых до 10 мкФ, максимально допустимой величиной ESR принято считать 4 — 5 Ом. Также следует помнить тот факт, что у любого исправно работающего электролитического конденсатора ЭПС не превышает 20 Ом. Чем меньше ESR — тем лучше, это вам скажет любой мастер с опытом.

Мкф/вольты10V16V25V35V63V160V250V
114161820
2.268101010
4.7157,54,22,35
10643,52,435
225,43,62,11,51,51,53
472,21,61,20,50,50,70,8
1001,20,70,320,320,30,150,8
2200,60,330,230,170,160,090,5
4700,240,20,150,10,10,10,3
10000,120,10,080,070,050,06
47000,230,20,120,060,06

Читайте далее:

5G не вредит здоровью

Com cardroid voice update произошла ошибка

Как включить Panorama UI в КС ГО(CS GO)

Таблица распиновки датчиков лямбда зонда на 4 провода

Какое напряжение использовать для проверки

Так как электролитические конденсаторы являются поляризованными, мы можем либо использовать напряжение переменного тока с фиксированным значением постоянного тока или просто использовать переменное напряжение достаточно низкого уровня, так чтоб емкости на тесте не превышали максимальное обратное напряжение (обычно меньше 1 В). Большинство ESR метров используют именно этот второй подход, поскольку он прост в реализации и не нужно беспокоиться о полярности измерения. Здесь выберем 100 мВ предел измерения напряжения. Это напряжение выбирается потому, что оно ниже прямого напряжения на p/n-переходе (от 0,2 до 0,7 вольт в зависимости от типа полупроводника) так что можно выполнить измерения ESR прямо в схеме — не выпаивая конденсатор.

На приведенном ниже графике показано расчетное значение ESR в зависимости от измеряемого напряжения при использовании 100 мВ сигнала от 50 Ом источника ЗЧ.

Вообще расчет до сих пор основывался на допущении, что реактивное сопротивление конденсатора близко к нулю. Поэтому для того, чтобы получить наиболее точный результат, важно выбрать частоту измерения на основе значения параметров конденсатора так, чтоб реактивное сопротивление игнорировалось. Напомним, что реактивное сопротивление конденсатора равно:

Если мы игнорируем это и зафиксируем реактивное сопротивление — получим зависимость емкости от частоты. На приведенном ниже графике показаны такие отношения для трех значений (0.5, 1, 2 Ом).

Этот график служит для определения минимальной частоты, необходимой для измерения данной емкости для того, чтобы реактивное сопротивление было ниже заданного значения. Например, если есть конденсатор 10 мкф, минимальная частота на 2 Ома примерно 8 кГц. Если мы хотим, чтобы реактивное сопротивление было меньше 1 Ом, то минимальная частота нужна примерно 16 кГц. И если мы хотим снизить реактивное сопротивление еще до 0,5 Ом, нужно будет задать частоту генератора выше 30 кГц.

ESR электролитических конденсаторов

В основном параметр ESR касается именно электролитических конденсаторов. Электролит, который там есть, теряет часть своих свойств при нагреве и конденсатор меняет свою емкость, что, конечно же, нежелательно. После приличного нагрева конденсатор начинает тупить, вздувается и быстро стареет.

У вздувшихся конденсаторов в первую очередь как раз ESR и растёт, тогда как ёмкость до определённого времени может оставаться практически номинальной ( ну той, которая написана на самом конденсаторе)

Чаще всего они вспухают в импульсных блоках питания и на материнках, обычно рядом с процессором (там выше на них нагрузка, да и тепло от процессора, вероятно, свою роль играет). Один из характерных симптомов: техника (комп, монитор) начинает включаться всё хуже и хуже. Либо с паузой (до нескольких часов после включения в сеть), либо с -дцатой попытки.

Ещё симптом: если отрубить питание на некоторое время (сетевой фильтр выключить, или из розетки выдернуть) – то снова начинает включаться не с первой попытки, или после паузы. А если не выключать питание, то комп может включаться сразу (но это тоже до поры, до времени, разумеется). Но бывает, что конденсаторы не вспухли, а ESR уже в десятки раз выше нормы. Тогда, понятно, заменяем. По опыту – очень частая проблема. И весьма легко диагностируемая (особенно, при наличии чудо-приборчика от китайских товарищей).

Описание работы простого ESR метра

Измеренная величина выводится на микроамперметр. Преимущество схемы – возможность оценить состояние конденсатора, не выпаивая его из платы устройства. Как и во всех подобных схемах , которые можно найти в интернете, основой его является генератор импульсов.

В данной конструкции он собран на одном элементе (DD1.1) и RC-цепи R1 и С1, которая определяет частоту работы генератора. В данном случае это около 100 кГц. Сигнал с генератора усиливается оставшимися пятью элементами микросхемы DD1 до амплитуды в районе 250мВ, который потом поступает на исследуемый Cx.

Исследуемый конденсатор подключается к контактам X1 и X2 ESR измерителя. Для защиты тестера от заряда, имеющегося в конденсаторе Cx, предусмотрена линия защиты состоящая из С4, R8, VD1 и VD2. Измеряемый сигнал после прохождения через конденсатор Cx усиливается транзистором VT1, далее выпрямляется четырьмя диодами VD3-VD6, а затем отфильтровывается конденсатором С6.

К выводам X3 и X4 через резистор R14 подключается микроамперметр со шкалой полного отклонения около 50мкA. Значения, отображаемые на индикаторе в основном пропорционально значению ESR конденсатора. Конечно, необходимо путем калибровки связать значение ESR и емкость нового конденсатора, чтобы можно было обнаружить не соответствие при испорченном конденсаторе.

Таблицы максимальных значений ESR у электролитических конденсаторов

Мы уже привыкли к основным параметрам конденсатора: ёмкости и рабочему напряжению. Но в последнее время не менее важным параметром стало его эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Что же это такое и на что оно влияет?

Любой электронный компонент не идеален. Это относится и к конденсатору. Совокупность его свойств показывает условная схема.

Как видим, реальный конденсатор состоит из ёмкости C, которую мы привыкли видеть на схемах в виде двух вертикальных полос. Далее резистор Rs, который символизирует активное сопротивление проволочных выводов и контактного сопротивления вывод – обкладка.

Так как любой, даже очень хороший диэлектрик имеет определённое сопротивление (до сотен мегаом), то параллельно обкладкам изображается резистор Rp. Именно через этот «виртуальный» резистор течёт так называемый ток утечки. Естественно, никаких резисторов внутри конденсатора нет. Это лишь для наглядности и удобного представления.

Из-за того, что обкладки у электролитического конденсатора скручиваются и устанавливаются в алюминиевый корпус, образуется индуктивность L.

Свои свойства эта индуктивность проявляет лишь на частотах выше резонансной частоты конденсатора. Приблизительное значение этой индуктивности – десятки наногенри.

Итак, из всего этого выделим то, что входит в ЭПС электролитического конденсатора:

  • Сопротивление, которое вызвано потерями в диэлектрике из-за его неоднородности, примесей и наличия влаги;
  • Омическое сопротивление проволочных выводов и обкладок. Активное сопротивление проводов;
  • Контактное сопротивление между обкладками и выводами;
  • Сюда же можно включить и сопротивление электролита, которое увеличивается из-за испарения растворителя электролита и изменения его химического состава вследствие взаимодействия его с металлическими обкладками.

Все эти факторы суммируются и образуют сопротивление конденсатора, которое и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением – сокращённо ЭПС, а на зарубежный манер ESR (Equivalent Serial Resistance).

Как известно, электролитический конденсатор в силу своего устройства может работать только в цепях постоянного и пульсирующего тока из-за своей полярности. Собственно, его и применяют в блоках питания для фильтрации пульсаций после выпрямителя. Запомним эту особенность конденсатора – пропускать импульсы тока.

Из всего сказанного следует, что электролитические конденсаторы, работающие в высокочастотных импульсных схемах (блоки питания, инверторы, преобразователи, импульсные стабилизаторы) работают в довольно экстремальных условиях и выходят из строя чаще. Зная это производители выпускают специальные серии с низким ESR. На таких конденсаторах, как правило, присутствует надпись Low ESR, что означает «низкое ЭПС».

Examples of Bad Caps

Heathkit GC-1000 Most Accurate Clock

Oven Controller

See Hints and Tips: Cold Oven https://www.prc68.com/I/HaT.shtml#Oven Robertshaw Controller in GE Electric Oven Two caps in the analog temperature control circuitry, both marked 4. 7 uF 35 V, tested C: 000 ESR: —. The interesting thing is that the replacement caps, rated 4.7 uF 25 V, are larger. This means the capacitors the factory used were faulty in that you can’t get that much capacitance in that small a package with that voltage rating.

CapWVDCdia mmheight mmpitch mm
Old4.735461.5
New4.7255112

The height needs to be short in order to allow for the relay board that’s mounted directly above this board (see the Hints and Tips web page). The replacement parts were installed laying on their sides out of general principles. But it turned out it was required for vertical clearnace.

Самодельные измерительные приборы

Очередная схема посвященная вопросу как проверить конденсатор. Приборов, выпускаемых современной промышленностью множество и многие мультиметры уже давно снабжены такой функцией, но вот только не все легко и просто.

Основная проблема в электролитических конденсаторах это так называемое Эквивалентное Последовательное Сопротивление (ЭПС сокращенно или ESR если по- буржуйски).Вот его-то как раз мультиметры измерять-то и не умеют, и этот параметр остается «скрытой угрозой» для радиоаппаратуры.

Мы сейчас не будем вдаваться в подробности что такое ESR (ЭПС), если кому интересно, то можете почитать вот эту статейку, в которой, кстати, так-же схема прибора для измерения ESR имеется.

Немного теории про конденсатор

Типичный конденсатор может быть смоделирован как идеальный конденсатор последовательно с резистором — эквивалентное последовательное сопротивление. Если мы приложим напряжение переменного тока на конденсатор при тестировании через токоограничивающий резистор, получим следующую схему:

Схему можно рассматривать как простой резисторный делитель, если частота источника переменного тока достаточно высока, поскольку реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте практически для любой емкости. Таким образом, мы можем использовать значение измеряемого напряжения на конденсаторе для расчета ESR:

Для ESR получаем такую вышеприведённую формулу. Если использовать генератор с 50 омным выходом, то можно подключить конденсатор при тестировании непосредственно к выходу функционального генератора и измерить напряжение переменного тока на конденсаторе, после чего рассчитать ESR с помощью вышеприведенного уравнения.

Конденсаторы Low ESR танталовые и полимерные

CaseEIA/LECQLWHsma(min)k
C60326,0 ± 0,33,2 ± 0,32,5 ± 0,32,2 ± 0,11,3 ± 0,32,51,4 ± 0,2
V7343-207,3 ± 0,34,3 ± 0,32,0 ± 0,32,4 ± 0,11,3 ± 0,33,8
D73437,3 ± 0,34,3 ± 0,32,8 ± 0,32,4 ± 0,11,3 ± 0,33,81,5 ± 0,2
E7343H7,3 ± 0,34,3 ± 0,34,0 ± 0,32,4 ± 0,11,3 ± 0,33,81,5 ± 0,2

Маркировка емкости состоит из 3-х знаков, где последняя цифра обозначает количество нулей в номинале, измеряемом в пикофарадах. На все типоразмеры наносится маркировка емкости, а на типоразмер D — маркировка рабочего напряжения.

Технические характеристики и маркировка low ESR танталовых конденсаторов VISHAY SPRAGUE, серия 293D

Технические характеристики и маркировка low ESR танталовых конденсаторов VISHAY SPRAGUE, серия 593D

Технические характеристики и маркировка low ESR танталовых конденсаторов KEMET, серия T495

Технические характеристики и маркировка low ESR танталовых конденсаторов KEMET, серия T520

Технические характеристики и маркировка low ESR танталовых конденсаторов AVX, серия TPS

Технические характеристики и маркировка Ultra Low ESR танталовых конденсаторов Panasonic SP Cap, серия CX

Low ESR танталовые конденсаторы имеющие низкое значение эквивалентного последовательного сопротивления позволяют работать с большими токами пульсаций чем традиционные танталовые конденсаторы. Выпускаются в типоразмерах C и D танталовых конденсаторов. В качестве бюджетной замены могут быть рекомендованы неполярные многослойные керамические конденсаторы большой емкости обладающие лучшим значением последовательного сопротивления для больших частот и меньшиим током утечки.

Измерение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)

Бывает так, что с виду и по параметрам конденсатор рабочий, но прибор все же не работает. В таком случае его можно либо просто заменить новым, либо воспользоваться прибором для расширенной проверки – RLC-метром, при помощи которого можно измерить эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсатора. Рост этой величины приводит к дополнительному нагреву конденсатора, что негативно влияет на его технические характеристики и существенно сокращает срок службы. Основным преимуществом RLC-метра является возможность задавать частоту, на которой проводится проверка. Это особенно важно как при проверке конденсаторов, которые работают на высоких частотах в импульсниых блоках питания, так и при тестировании Low-ESR конденсаторов. Оценка допустимого ESR проводится либо в соответствии со сравнением со значением этой величины в новом конденсаторе такого типа, либо опираясь на таблицу с ориентировочными значениями для электролитических конденсаторов разной емкости (например, таблица Боба Паркера).

В общем, ничего сложного в проверке конденсаторов нет. Конденсатор со временем теряет свои свойства накапливать энергию. Поэтому желательно периодически проверять радиокомпоненты в электронных устройствах – этим можно обеспечить их надежную и качественную работу на долгие годы. Наш интернет-магазин предлагает широкий выбор мультиметров и RLC-метров, которые помогут вам в этом. Если у вас возникнут дополнительные вопросы по подбору прибора или самому процессу проверки – обращайтесь в наш отдел технической поддержки, будем рады помочь!

Последовательное соединение элементов

Общее сопротивление

Подобное включение подразумевает комбинацию деталей в прямой последовательности. Выход одного сопротивления подключается к входу другого. При этом отсутствуют какие-либо ответвления на участке. Величина тока, который проходит через все соединённые последовательно компоненты, будет одна и та же.

Внимание! Снижение потенциала на каждом резистивном элементе в сумме даст полное напряжение, приложенное к последовательной цепи.


Последовательное включение резисторов

В случае постоянного тока формула закона Ома для отрезка цепи имеет вид:

I = U/R.

Сила тока зависит от приложенного напряжения и оказанного ему сопротивления. Если выразить R, его формула:

R = U/I.

Параметры последовательной цепи, включающей n соединённых друг с другом элементов, имеют свои особенности.

Проходящий по цепи ток везде одинаковый:

I = I1= I2= … = In.

Прикладываемое напряжение является суммой напряжений на каждом резисторе:

U = U1 + U2+ … + Un.

Следовательно, рассчитать можно общее:

Rэкв.= U1/I + U2/I + … +Un/I) = R1 + R2 + … +Rn.

Важно! Последовательная цепь, имеющая в своём составе N резисторов равного номинала, имеет эквивалентное сопротивление Rэкв. = N*R.

Измерение ESR конденсаторов

Просмотры: 20319 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)

Таблица Esr Электролитических Конденсаторов на Русском – Лабораторные результаты

Анжела Курпатова 0 Комментариев детали и замена, добавить комментарий, лабораторные результаты, предлагаемый метод, принцип работы

Прибор для проверки конденсаторов: схема, без выпайки

Расчетные значения ESR
Размах входного напряжения, В Размах выходного напряжения, мВ Емкость, мкФ Рассчитанное значение ESR, Ом
1,68 58 4 1,68
1,68 80 6,8 2,35
1,68 66 47 1,88
1,72 44,8 220 1,26
1,72 48 470 1,35
1,68 42 660 1,18
1,72 45 2200 1,26

Длительная работа с прибором позволила выявить еще один скрытый резерв с помощью него можно проверять катушки индуктивности обмотки трансформаторов на наличие короткозамкнутых витков.

Лабораторный метод, который можно использовать для определения величины ESR электролитических конденсаторов, был предложен в [5]. Однако способ слишком дорогостоящий для реализации.

Эта модель игнорирует индуктивность выводов. Предположим, что, как показано на рисунке 2, тестируемый конденсатор подключен к генератору синусоидального сигнала с частотой Fг, внутреннее сопротивление генератора равно rг:

Измерение коэффициента затухания цепи и внутреннего сопротивления генератора приводит к rк, то есть эквивалентному последовательному сопротивлению (ESR) конденсатора:

Вместо использования синусоидального возбуждения мы можем использовать прямоугольный сигнал. Это позволяет нам использовать ряд Фурье для записи уравнения с уровнями + Vm и -Vm и периодом T:

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Что такое ESR конденсатора? Работа с этим прибором не вызывает никаких сложностей. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

ESR метр своими руками — измеритель емкости конденсаторов. Схема и описание

Длительная работа с прибором позволила выявить еще один скрытый резерв с помощью него можно проверять катушки индуктивности обмотки трансформаторов на наличие короткозамкнутых витков.

Чтобы разобраться с ЭПС эквивалентном последовательном сопротивлением конденсатора, напомню конструкцию электролитического конденсатора.

На фотографии показаны разобранные электролитические конденсаторы. Внутри стакана находится виток, в котором смотаны обкладки конденсатора.

Этот размотанный виток состоит из алюминиевой фольги — фольга выполняет роль обкладок конденсатора. Между обкладками проложена бумага, которая пропитана электролитом. Выводы конденсатора к обкладкам крепиться с помощью заклепок.

Любой электронный компонент не идеален, в том числе и конденсатор. Электролитический конденсатор можно представить набором таких элементов,

Методы по предупреждению повышения ЭПС электролитических конденсаторов.

Следующие два совета больше подходят для проектировщика аппаратуры. Первый совет — это не допускать перегрева конденсаторов. Посмотрите на эту материнскую плату.

Это продлит не только срок службы конденсаторов но и собственно говоря срок службы самой радиоэлектронной аппаратуры, в которой применяются данные конденсаторы.

Какое должно быть значение величины ЭПС конденсатора? В идеальном случае оно должно быть 0 Ом. Но поскольку электролитический конденсатор не идеален, величина ЭПС хорошего, исправного конденсатора начинается где-то со значения 0,05 Ом.

Видео. Что такое ESR конденсатора?

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Простой метод измерения ESR конденсаторов Работа с этим прибором не вызывает никаких сложностей. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

Прибор для проверки конденсаторов: схема, без выпайки

Включается питание, щупы надо замкнуть, установить регулятором 0 и можно уже производить измерение ЭПС или ESR конденсаторов.

Принцип действия прибора для проверки конденсаторов

Щупы мультиметра обеспечивают разность потенциалов, которая может быть использована для зарядки конденсатора. По времени зарядки можно приблизительно оценить емкость. Измеряя сопротивление, можно определить наличие повреждений или пробой конденсатора.

При измерении параметра ESR используются сложные алгоритмы. В таком тестере используются специальные микросхемы для управления процессом проверки.

Мнение эксперта

Знайка, главный эксперт в Цветочном городе

Если у вас возникли сложности, обращайтесь ко мне, и я помогу разобраться 🦉  

Задать вопрос эксперту

Прибор для проверки оксидных конденсаторов на ЭПС (ESR) | Мастер Винтик. Всё своими руками! Вместо использования синусоидального возбуждения мы можем использовать прямоугольный сигнал. А если у Вас остались вопросы, задайте их мне!

Схема простейшего измерителя ESR

Часть переменного тока потечет через обмотку, и стрелка будет все меньше отклоняться от значения бесконечность.

Обозначения на конденсаторах

От размеров элемента зависит количество данных, характеризующих его параметры. На корпус элемента наносятся обязательные электрические характеристики:

К сведению. Буква, обозначающая ёмкость, может стоять как после числового значения, так перед ним и между цифрами. Например, Н15; 1Н5; 15Н. Таким образом, может обозначаться десятичный разряд числа – 0,15нФ; 1,5нФ; 15нФ.

Содержание:

    • 0.1 Прибор для проверки конденсаторов: схема, без выпайки
  • 1 Простой метод измерения ESR конденсаторов
    • 1.1 ESR метр своими руками — измеритель емкости конденсаторов. Схема и описание
  • 2 Что такое ESR конденсатора?
            • 2.0.0.0.0.1 Методы по предупреждению повышения ЭПС электролитических конденсаторов.
          • 2.0.0.0.1 Видео. Что такое ESR конденсатора?
    • 2.1 Прибор для проверки конденсаторов: схема, без выпайки
    • 2. 2 Принцип действия прибора для проверки конденсаторов
    • 2.3 Схема простейшего измерителя ESR
    • 2.4 Обозначения на конденсаторах

подсказок измерителя ESR

подсказок измерителя ESR

Нажмите здесь, если ваш недавно построенный счетчик не работает должным образом.
Нажмите здесь если у вас нет переменного источника питания постоянного тока для настройки VR1.

Новые пользователи измерителя ESR и таблица передней панели…
Люди регулярно спрашивают меня о более конкретных цифрах СОЭ и цифры, относящиеся к крышкам, не показанным на диаграмме передней панели.

Диаграмма действительно только должно быть грубым руководством к чего ожидать, пока вы не привыкнете к измерениям СОЭ, с которыми вы столкнетесь в ситуациях ремонта, и вот часть электронного письма, которое я недавно отправил в ответьте на эти вопросы, которые, я надеюсь, объяснят это немного яснее:

После того, как вы использовали глюкометр на некоторое время и получить привыкшие к показаниям, которые вы получаете от электролитических крышек, вы видите, что в цифрах довольно большой разброс ты получишь. ESR варьируется между производителями и разными конденсаторами. типы, такие как нормальные и высокотемпературные крышки. СОЭ тоже меняется с температурой окружающей среды. Это означает, что если вы столкнулись с крышка не показана на схеме передней панели, все, что вам действительно нужно сделать, это мысленно идите к среднему числу показанных шапок по обе стороны от него.

Я полагаю, это дает вам ощущение, что это происходит чтобы было невозможно узнать, хороша ли кепка, которую вы проверяете, или нет. Фактически, по моему собственному опыту и опыту многих техников, которых я слышал от, когда ESR крышки достаточно высока, чтобы вызвать проблему, она будет обычно измеряют не менее 10 раз значение на диаграмме, и чаще всего 30+ раз превышает значение диаграммы или вообще не читать. Больные электролитные колпачки обычно выделяются действительно ясно.

У меня не намного больше СОЭ информацию, но если вы хотите Чтобы найти спецификации на конкретные электролитические крышки, у Дуга Джонса есть страница ссылок на его конденсатор Веб-сайт мастера , который должен быть вам полезен [ Спасибо, Даг!! ]. Я надеюсь, что это лучше объяснило ситуацию с показатели СОЭ….



Осторожно… не все электролитические крышки выходят из строя из-за высокого ESR или утечки.

Кевин из Kevin’s TV Repair дал важное предупреждение: «Ваш Измеритель ESR иногда пропускает крышки, которые показывают хорошие показания ESR, но имеют значение емкости вдвое или меньше от того, что должно быть. Это имеет произошло только дважды, но я так сильно полагаюсь на ваш ESR-метр, что я свел себя с ума, пытаясь найти проблему в другом месте! Теперь я знаю если все в норме, вытащите колпачки из цепи и измерьте их значение ».

Я слышал об этом, может быть 3 раза к другому техники, поэтому, пожалуйста, имейте в виду, если ничего не понятно, что измеритель ESR может быть обманут одним из этих очень необычных шапки.


Вот текущий список подсказок. Если

то есть какие-либо полезные предложения, которые я могу разместить на этой странице, пожалуйста, НАПИШИТЕ МНЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ (1) Способ крепления щелочной батареи 9 В (в Mk1 метр) заключается в том, чтобы уложить его на дно корпуса и поместить поверх него кусок толстого пенопласта подходящего размера. Затем схема плата будет плотно удерживать его на месте, когда передняя панель привинчена вниз. Dick Smith Electronics теперь включает в комплекты кусок пенопласта. для этой цели.

Поочередно, Энди в Перте, Западная Австралия, сказал: «Используйте двусторонний скотч (как у меня), чтобы закрепить батарею. Поместите 2 полоски ленты на аккумуляторе с соседних сторон, затем прижмите их на место против дна и одной стороны коробки. Полупостоянное исправление, которое позволяет довольно легко удалить, но без серьезных модификаций».

или как Дин Макинтайр предложил: «Я обнаружил, что небольшие картонные коробки, в которые входят контрольные лампы (коробки по десять 47-х для пример) имеют точный размер, чтобы вместить батарею и плотно прилегать в корпус под доской.»

(2) «Приблизительно наихудшая СОЭ значения» на перед измерителем были взяты из довольно старого каталога конденсаторов, а С тех пор конденсаторная технология немного изменилась. Например, многие Электролиты на 105C имеют ESR почти в два раза больше, чем даже когда новый, а другие электролиты имеют более низкое ESR даже в старом состоянии. Из моего опыта, если электролит имеет ESR более чем в два раза больше, чем табличное значение его емкости и номинального напряжения, целесообразно проверить его против нового и / или заменить его, чтобы исключить вероятность этого вызвать проблемы в будущем.

Лучший способ быть уверен в том, что подозреваемый Конденсатор хорош или нет, чтобы измерить ESR одного или нескольких совершенно новых одного номинала и рабочего напряжения!

(3) Хэнк Сиверс сказал: «Боб Счетчик Паркера также можно использовать в качестве типа «годен-нет». Я обнаружил, что я может считать все, что ниже 3 Ом, хорошим, а все, что выше 10, — плохим, очень немногие из них попадают в сомнительную категорию». Я согласен, что кроме для очень больших и очень маленьких крышек это полезное «эмпирическое правило». Спасибо, Хэнк!

(4) РАЗРЯДНОЙ КОНДЕНСАТОР ПЕРЕД ИЗМЕРЕНИЕМ!» предупреждение на передней панели измерителя немного излишняя осторожность….» Проверять только разряженные конденсаторы! » было бы лучше. Почти все электролиты разряжаются окружающие их схемы в течение нескольких секунд после подачи питания. отключен, так что можно вообще ковыряться со счетчиком без беспокоясь об этом. Единственные шапки, которые, вероятно, понадобятся преднамеренно разрядки являются основными фильтрами в усилителях и других мощных запасы.

(5) Гленн Уоткинс указал, что короткое замыкание или частично закороченный колпачок можно проверить в порядке (т. е. низкое сопротивление), поэтому, если вы проверьте крышку, и указанное ESR кажется слишком хорошим (низким), чтобы быть правдой, это есть смысл проверить омметром. Или можно запараллелить ESR метр и омметр и одновременно искать короткие замыкания… см. #13 ниже.

(6) Гленн также сказал: «Очень трудно нажать на наконечники тестовых проводов вместе, чтобы получить устойчивые показания, прежде чем нажимать кнопку для обнуления дисплея. Я обнаружил, что если щупы имеют острые наконечники, их можно нажимать как на площадку для пайки (на плате), так и на выводы немного проникают в припой, давая хорошие прочностные показания». Спасибо, Гленн!

(7) Давид ака ‘Звездный писатель’ предоставил это альтернативный способ замыкания измерительных проводов: «Чтобы обнулить счетчик, я наконечники зонда вкручиваются в один из винтов с крестообразным шлицем на передней части корпуса. Таким образом легко удерживать провода вместе, пока вы нажимаете на кнопку. кнопка.» Хорошая идея и большое спасибо, Дэвид!

(8) Счетчик выдает обычный пачки импульсов по 10 мкс частота 2 кГц при амплитуде разомкнутой цепи около 600 мВ пик-пик. В щепотку вы можете использовать его в качестве источника аудиосигнала для проверки динамиков, усилители и т. д. Импульсы имеют быстрое время нарастания/спада, поэтому вероятно, также сделать грубый инжектор радиочастотного сигнала. Благодаря ‘Киви’ Joe Lussy за предложение!

(9) Переменное контактное сопротивление между банановыми пробками и розетки могут вызвать нестабильные показания, но если вы дадите каждой вилке большой шприц CRC «CO Contact Cleaner», затем быстро покачивая его в его гнездо на несколько секунд, это значительно уменьшает проблему. Также имейте в виду, что гайки, удерживающие банановые гнезда, могут работать сами теряют с течением времени, вызывая переменную и постепенно увеличивающуюся показанную пробу сопротивление свинца… это произошло на моем собственном измерителе-прототипе и других Я слышал о.

(10) Если вы хотите получить больше время автономной работы метр (и чувствуя себя немного предприимчивым), вы можете заменить IC1 (78L05) на LP2950CZ-5.0 и заменить R25 (47k) на 27k . Затем настройте VR1 так, чтобы предупреждение о низком заряде батареи срабатывало при 5,6 В . вместо исходного 7.0V. Благодаря Г. Фримен в Южной Австралии за эту идею, опубликованную в августе 1998 г. выпуск журнала Electronics Australia. Примечание. При использовании MK2 Функция самотестирования измерителя ESR после внесения этой модификации будет нужно запитать от 6,2 — 6,8 В , а не 9 В, как это изначально был.

(11) Марк Стивенсон разработал несколько оригинальных методов установки низкоомного преобразователя . зуммер в измерителе ESR, что делает его менее необходимым наблюдайте за дисплеями во время использования. Нажмите здесь чтобы получить его инструкции о том, как это сделать, в виде текстового файла. И нажмите здесь для схемы. Спасибо за это, Марк!

(12) Сам не пробовал, но я слышал от несколько источников, что измеритель ESR довольно хорошо показывает состояние батарей как обычных, так и перезаряжаемых. Нажмите здесь, чтобы посетить веб-сайт John’s Jukes , где John У Робертсона есть информация об этом.

(13) Джон Робертсон также сделал это удобным предложение, которое должно работать нормально: «Я подумал, что вы, возможно, захотите изменить ваша страница с подсказками измерителя ESR, чтобы люди могли опробовать мое использование измерителя ESR и обычный омметр параллельно, чтобы найти эти надоедливые закороченные колпачки. я обнаружил, что дешевый магазинный цифровой счетчик работает просто отлично, и, используя его Функция звукового сигнала с низким сопротивлением находит короткие замыкания!» Еще раз спасибо, Джон!

(14) Кол Харди сказал: «Мне нравится счетчик, но у него были некоторые причуды с разъемами типа «банан». при условии. Я припаял двойной кабель к клеммам на печатной плате и проложил его. из одной из розеток, припаял к проводам шпильки, работает Отлично. Чтобы увеличить срок службы батареи в 20 раз, отрежьте дорожку от дисплея. соедините эмиттеры (Q12/13) и последовательно добавьте резистор. Я использовал 500 Ом, так что 470 или 390 были бы хорошими отправными точками. Срок службы батареи увеличен от нескольких недель до 6 месяцев или около того (хотя дисплеи тусклее)». Дополнительный резистор Коля находится в верхнем левом углу его метра доска здесь. Спасибо, Кол!

(15) Майк (Моби) Диак сделал это полезным предложение: «Еще не нужно было тестировать ни одну крышку, но (будучи фиксатор больших усилителей мощности) вполне подойдет для 1/ Поиска пробитого транзистор в большой параллельной банке и 2/ Поиск перепускного колпачка среди десятков между +5 и gnd.» Я не подумал об этом, так что спасибо Майк!

(16) Если вы переключаетесь между питание счетчика от аккумулятор и внешний 9В источник питания постоянного тока, есть немного Вы можете сделать модификацию, отключающую автоматическое отключение счетчика работает при работе от источника питания. Нажмите здесь для схемы в виде файла .gif. Дополнительный транзистор NPN может быть любым. слабосигнальные, такие как BC548 и т. д. Dave Burla уверяет меня, что это действительно работает!

(17) ESR-метр Кейс для переноски! Том Чипман рекомендуется: «Я купил чехол в Walmart за 8,88 доллара. Отдел женской сумочки. На самом деле это что-то вроде косметички. выполнен в виде миниатюрного сундучка, но без подноса, просто прямоугольная коробка с подкладкой. Это как раз нужный размер разместить измеритель, оставив достаточно места, чтобы спрятать провода вдоль борта. Поскольку он жесткий, нет опасности переноса включения/выключения/нуля. переключатель, когда кейс закрыт, или обращение с ним.» Спасибо, Том, это звучит как отличная идея!!


(18) Не допускайте ударов по кнопке в вашем ящик для инструментов…

Ricky Lee Ponder прислал эту идею и отличное фото к проиллюстрировать это: «У меня есть небольшой совет для людей, которые, возможно, захотят нести это в ящике для инструментов или сумке. Я беспокоился, что что-то всегда будет нажимать на кнопку. Итак, я снял пластиковый кожух со ствола постоянного тока. штекер, и он скользит вниз по красной кнопке и накручивается на переключать темы. Это предотвращает нажатие кнопки до тех пор, пока ты сними это. Мне пришлось оставить стопорную шайбу выключенной, так что достаточно нитки остались для крышки, на которую можно надеть».

— Или вы можете попробовать —

У Марка Твитчелла [N2WAE] была похожая мысль: «Что-то я собирался попробовать с ESR-метром, это поставить замытую крышку (примечание- я имеется в виду колпачок, как в крышке от бутылки, а не конденсатор) из отработанной трубки губы бальзам (Чапстик, Блистекс и др.) на кнопку выключателя питания. Убедиться что крышка пластиковая, а НЕ металлическая. Вы можете попробовать разрезать или пробить чистое отверстие в центре днища, чтобы пройти выключатель питания резьбовой вал, а затем завинтите гайку с помощью длинногубцев, чтобы защитить переключатель от случайного нажатия в кармане или набор инструментов (может продлить срок службы батареи). Если кепка слишком высокая, попробуйте положить его обратно в исходный контейнер и обрезать его вокруг бритвенным ножом на более низкой высоте и переустановите его».

— Или это —

Боб Экклстоун сделал это таким простым способом: «Я тоже были проблемы с включением первого блока в сумке с инструментами и я приклеил колпачок на выключатель, но он зацепился за другие вещи в сумка. Итак, на втором блоке я отрезал кнопку от штока переключателя. и подпилил стержень так, чтобы он был чуть ниже корпуса переключателя, когда нажат. Теперь переключатель не включает устройство, если его случайно стукнулся в сумке, но включить его все же довольно легко.»

Спасибо, ребята!

(19) От Иэн Эмерсон: «Как и у полковника Харди, у меня тоже были проблемы с щупами на незакрепленных колпачках. Крепление небольшого куска печатной платы (две контактные площадки) чуть выше дисплея и подключение их к клеммам через кожух позволяло выводам колпачка, который нужно поместить непосредственно на подушечки и протестировать, а также быстрый способ обнулить счетчик, освободив всего одну руку».

Подкладка размером 40 мм x 8 мм с зазором 3 мм (медь удаляются канцелярским ножом) на полпути. Прокладка сидит на 5 мм толщиной кусок поролона, закрепленный на двухстороннем скотче. Два 2мм Затем в передней панели были просверлены отверстия для проводов, которые припаян к двум гнездам тестовых проводов и контактным площадкам соответственно, т.е. оставил колодка, левая розетка и т. д…. Спасибо, Иэн!

(20) Аластер МакГрегор обнаружил, что СОЭ метр может идентифицировать подозрительные катушки индуктивности… «Если катушка индуктивности закоротила витков он теряет индуктивность, но может сохранять сопротивление. Итак, если у меня есть трансформатор линейного привода, например, я могу воткнуть измеритель ESR Это. Если есть показания, трансформатор закоротил витки или должен быть исследовал больше».

Чунг Кит Ян добавил, что тестирует небольшие трансформаторы, такие как отклоняющие телевизоры и источники питания SMPS, одними из первых измеряя их сопротивление постоянному току с помощью цифрового мультиметра Fluke 12. Если он увидит очень низкое сопротивление (может быть, 0,3 Ом), затем он подключает к нему ESR-метр. Если ESR-метр не показывает «-« (более 99 Ом), это почти наверняка означает, что витки катушки индуктивности закорочены. Он сказал, «Лучше всего то, что все это можно сделать на плате, не выпаивая большинство случаев».

(21) СОВЕТ ‘DICK SMITH’ Джо Сопко, пишущий для «THE SPEAKER», информационный бюллетень NesdaOhio. «После за пару лет использования у меня как раз было первый выход из строя моего драгоценного ESR-метра «Дика Смита». Другие владельцы знают, что когда вы используете измеритель, первое нажатие на кнопочный переключатель поворачивает его, затем вы соединяете зонды и второе нажатие в переключатель вычитает сопротивление проводов измерителя из дисплея & ‘обнуляет’ счетчик. Ну, мой провал был в том, что второе нажатие выключил — вместо обнуления дисплея. Облом! Как вы можете использовать счетчик, который выключается, когда вы собираетесь его использовать? Это делает это просто так плохо, как работник! По крайней мере, МОИ сотрудники склонны превращаться выключен, когда я иду, чтобы использовать их. Лекарство было простым — если вы его знаете. Если бы Я бы знал это до того, как разобрал счетчик и смотрел для проблемы, которая не была внутренней. На протяжении многих лет зонды медленно образовался легкий слой окисления. Они по-прежнему выглядели ярко и блестящие, но на самом деле, когда я собрал их вместе, они были чтение около 2,1 Ом. Этого было достаточно, чтобы сообщить измерителю, что зонды НЕ вместе и отключить счетчик при втором нажатии. Лечение? А быстрая протирка щупов и разъемов средством для очистки тюнера. Проблема решено! Это сделало меня таким счастливым, что мне просто нужно было взять SMPS и измерить несколько заглавных букв». Спасибо, Джо!

(22) Брайан Гербер C.E.T. сказал: «Большинство техников знают иногда они могут найти неисправную крышку с помощью баллончика с замораживающим спреем. если ты есть ограничение, что СОЭ скажем предельное, оно все равно может не работать при под нагрузкой, пока не прогреется. Я нашел, есть ли у вас это состояние, и вы замораживаете все крышки и перепроверяете ESR-метром, они торчат как больной палец!!!» Хорошая идея, Брайан. 🙂

(23) Тони Марсилло (ремонт мускатного ореха) дал нам это полезный совет: «Для измерения цоколей в цепи одной рукой я приобрел набор пинцетов Щупы от MCM electronics, артикул 76-001 . Наконечники таковы, что их можно замкнуть вместе, чтобы обнулить счетчик. Не берите тип Pomona, их кончики не соприкасаются при сдавливании. вместе. Пользуюсь счетчиком около 2-х лет. сэкономил мне довольно много времени. Спасибо.» Спасибо и тебе, Тони!

Однако, как предложил Ричард Сато , если вы Если вы умеете пользоваться палочками для еды, вам не нужны пинцеты. Просто держите обычные щупы таким же образом. Это удивительно легко как только вы привыкнете к этому. Я делаю это уже много лет.

(24) Питер Морган нашел еще одно применение для метр: «Приходилось чертить схему платы который имел многочисленные дорожки/переходы под чипы — настоящая ПИТА. В конце концов (час или больше) у меня была нарисованная от руки схема. Теперь к проверить. .. вспомнил, что импульсы ESR метра ниже порог проводимости диодного перехода, поэтому я использовал его в качестве да/нет проверка каждого контакта на каждый другой. Должно быть, все пять минут и все перестановки были проверены. Я, наверное, не тот сначала использовать его таким образом, но это другое применение для этого великого устройство.» Может не первый, но первое, о чем мне рассказали. Спасибо, что поделились своей идеей со всеми, Питер. 🙂

(25) Джон Робертсон в John’s Jukes заметил старая статья о проблемах, вызванных плохим заземлением ламповой гитары усилители и отметил, что ESR-метр очень хорошо определяет местонахождение плохие связи. Так что есть еще одно применение. 🙂


Обновите свои дисплеи!

Технология светодиодных дисплеев

значительно улучшилась за десятилетия, прошедшие с момента появления измерителей ESR Дика Смита.
Киль Лидестад сказал: «Я заменил дисплеи парой красных модулей Lite-On LSHD-5503 по 17 мкд.
Какая разница!» и прислал мне это фото в доказательство…




Дополнительные защитные диоды
Довольно много людей устанавливают пару 1N5404 или подобных высоких токовые диоды, инверсно-параллельно подключенные к гнездам/гнездам измерительных проводов, чтобы обеспечить большую защиту, если счетчик подключен к большой заряженной конденсатор. До сих пор я не слышал, чтобы какие-либо счетчики были повреждены после эта модификация, хотя и не годится для измерительных щупов, диоды или конденсатор.

Помните, что вы не можете проверить ESR аккумуляторов после установки этих диодов!

Стэн Лабински-младший предоставил эти хорошие фотографии его установки, которая является лучшей & самое аккуратное, что я видел. Еще раз спасибо Стэн!



 «Новый» измеритель ESR Жака Кэрриера. 
----------------------------------
Прочитав вашу статью о новой версии вашего ESR метра, я окончательно решил до
настроить мой ESR метр.

После использования около 3 лет пришло время, наконец, избавиться от нескольких неприятностей:

1) Я выпаял R25, чтобы отключить 2 мин. функция автоматического отключения. Большой! Больше не нужно включать питание.
Экономия времени.

2) Так же поставил 2 диода (1N5404) на входы. Он такой плотный внутри счетчика......... нет проблем----- я просто
поместил их снаружи........ (Они установлены на штабелируемой банановой вилке, в которой выход провода вставлены.)
выглядит не так уж и плохо и не надо вскрывать корпус если нужно их заменить. Отличная защита для этого бесценного
метра!

3) Я снял аккумулятор (энергоемкий счетчик)!!! Устранена дорогая батарея Duracell 9 В.

Я установил небольшой адаптер 9 В постоянного тока (13 В постоянного тока без нагрузки), а затем встроенный регулятор 7808 (установлен в пластиковой коробке предохранителей
).

Я оставил разъем батареи внутри (должным образом изолированный) на случай, если мне снова понадобится батарея.

Адаптер подключается к счетчику через небольшой поляризованный штекерный/гнездовой разъем.

Измеритель ESR стал намного удобнее (... для меня). Я безумно влюблена в свой "новый" счетчик!!!!


Графики… Графики… Графики…!!
Мэтт Уоррен создал несколько графиков типичного нового конденсатора . значение по сравнению с рабочим напряжением по сравнению с ESR которые интересны сами по себе, а также отлично подходят для тренировки значения находятся между значениями на диаграмме передней панели измерителя. Просто нажмите на следующие ссылки, чтобы получить их:
График #1 График #2 График #3

И если у вас есть еще один ESR-метр, такой как очень уважаемый Дуг Джонс Конденсатор Волшебник и хотел бы получить копию таблицы приблизительной СОЭ в наихудшем случае цифры с лицевой стороны моего счетчика для справки, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ чтобы загрузить его в виде текстового файла или ЗДЕСЬ в формате . pdf файл, который вы можете распечатать! Благодаря М Дэвис за предложение сделать это доступный!



А теперь ответ на вопрос, который задают все… Почему мигает ли при включении оригинального счетчика «Mark 1» «EA»? Ответ: «EA» означает «Электроника Австралии» , журнал, в котором этот метр появился как строительный проект, еще в Январь 1996. К сожалению, этого журнала больше не существует. Измерители «Mark 2» и Blue ESR этого не делают.

Наконец-то большое СПАСИБО всем техникам, купившим это метр комплект и говорили о нем хорошие вещи (и конструктивно критиковали), оба в группе новостей sci.electronics.repair и напрямую мне. я действительно ценить это!



Назад к измерителю ESR страница…

Назад на главную страницу…

Последнее обновление: 03 июня 2020 г.

Таблица серии

— алюминиевые электролитические конденсаторы

Таблица серии

Серия твердотельных алюминиевых конденсаторов из проводящего полимера
Таблица

Серия
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Низкий Z Долгий срок службы Высокая температура АЭК-Q200 Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
пост. тока )
SMD
(формованная смола)
ПМФ Сверхнизкое ESR, низкопрофильный         105℃ 5000   16~25
СМД ПСН Сверхнизкое ESR, высокий пульсирующий ток, высокая влагостойкость     105℃ 5000   2,5~16
РСТ Сверхнизкое ESR, высокий пульсирующий ток, высокая влагостойкость       105℃ 15 000   2,5~16
ПСЖ Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров       105℃ 15 000   2,5~25
PXG Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров     105℃ 3000/15000   16~25
ПКК Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров     105℃ 3000/15000   2,5~16
ПКС Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока       105℃ 20 000   4~16
ПКФ Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока     105℃ 3000/15000   2~10
PXE Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока       105℃ 15 000   2,5~16
ПХА Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока       105℃ 3000/15000   2,5~25
ПКД 125 ℃ Сверхнизкое ESR, высокая пульсация     125℃ 2000   2,5~10
ПХХ 125 ℃ Сверхнизкое ESR, высокая пульсация       125℃ 1000   2,5~20
Радиальный вывод Тип PSW Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров         105℃ 5000   25
ПСЖ Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров         105℃ 2000/5000   2,5
ПСЖ Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров     105℃ 15 000/20 000   16~35
ПСК Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока, уменьшение размеров     105℃ 20 000   2,5~6,3
ПСФ Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока     105℃ 20 000   2~16
ПСЕ Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока       105℃ 20 000   2,5~6,3
PSC Сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока       105℃ 15 000   2,5~16

Гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы из проводящего полимера (для поверхностного монтажа, с радиальными выводами)

Серия
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Низкий Z Долгий срок службы Высокая температура АЭК-Q200 Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
пост. тока )
СМД ХФ 135 ℃, сверхнизкое ESR, высокие пульсации тока     135℃ 4000 25~63
НХЕ 135℃ Высокая температура, низкое ESR     135℃ 2000/4000 16~63
ХСЖ 125℃ Высокая температура, низкое ESR     125℃ 4000 16~63
НХС 125℃ Высокая температура, низкое ESR   125℃ 4000 16~80
HXD 105℃ Низкое ESR       105℃ 5 000/10 000 16~80
Радиальный вывод Тип ВШЭ 135℃ Высокая температура, низкое ESR     135℃ 4000 25~63
ВСК 125℃ Высокая температура, низкое ESR   125℃ 4 000 25~80
ВСД 105℃ Стандартный, низкое ESR       105℃ 10 000 25~80

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Серия
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Низкий Z Долгий срок службы Высокая температура АЭК-Q200 Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
пост. тока )
СМД Стандарт МВЭ 105℃ Стандартный       105℃ 1000/2000   6,3~450
Низкое сопротивление МЗС Низкое СОЭ, уменьшение размера       105℃ 2000   25, 35
МЗЛ 5000 часов, длительный срок службы, низкое ESR       105℃ 5000   6,3~50
МЗР Низкое СОЭ, уменьшение размера     105℃ 2000   6,3~50
МЗЖ Низкое СОЭ       105℃ 2000/5000   6,3~50
МЗА Низкий импеданс, размер корпуса от 4 до 18 мм   105℃ 2000~5000   6,3~100
МВИ Низкий импеданс, стандартный, размер корпуса от 4 до 18 мм         105℃ 1000~5000   6,3~100
МЗФ 10 000 часов, длительный срок службы, низкое сопротивление         105℃ 10 000   6,3~50
МЗЭ 7000/8000 часов, длительный срок службы, низкое сопротивление         105℃ 7000/8000   6,3~50
МЗК 5000 часов, длительный срок службы, низкое сопротивление       105℃ 5000   6,3~35
ГНД 3000 часов, длительный срок службы, низкий импеданс         105℃ 3000   6,3~50
Долгий срок службы МЛФ 10 000 часов, долгий срок службы           105℃ 10 000   6,3~50
MLE 7000/8000 часов, длительный срок службы           105℃ 7000/8000   6,3~50
МЛК 5000 часов, длительный срок службы         105℃ 5000   6,3~35
МВЛ 3000/5000 часов, длительный срок службы           105℃ 3000/5000   6,3~50
МВД 2000 часов, длительный срок службы           105℃ 2000   6,3~50
Специальное применение МХС Высокотемпературная пайка оплавлением при температуре 125℃ (3 раза)   125℃ 5000   16~100
МВХ 125℃ Размер корпуса от 6,3 до 18 мм     125℃ 1000~5000   10~100
МХЛ 125 Высокая температура, уменьшение размеров     125℃ 2 000~4 000   10~35
МХБ 125 ℃ Высокая температура, указанное ESR после выносливости,
Размер ⌀8~18мм
    125℃ 1 500~3 000   10~100
МХД 125 ℃ Высокая температура, указанное ESR после выносливости,       125℃ 2000/3000   10~35
МХК 125 ℃ Высокая температура, указанное ESR после выносливости,       125℃ 2000   35
МХБ 150℃ Высокая температура     150℃ 1000   25, 35

Алюминиевые электролитические конденсаторы

9Серия 0370 тенге
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Низкий Z Долгий срок службы Высокая температура АЭК-Q200 Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
пост. тока )
Радиальный вывод Тип Миниатюризация Низкопрофильный тип СРГ ⌀10×12,5 до ⌀18×25 мм, низкий профиль           85℃ 2000   6,3~50
КРГ ⌀10×12,5 до ⌀18×25 мм, низкий профиль           105℃ 1000   6,3~50
Стандартный КМЗ 105℃ Уменьшение размера           105℃ 1000/2000 6,3~450
Выход источника питания, низкий импеданс Долгий срок службы, низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 6 000~10 000 6,3~100
КЗМ Долгий срок службы, сверхнизкий импеданс для сглаживания высоких частот       105℃ 6 000~10 000 6,3~50
КЖ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 5000~6000 6,3~35
KZE Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 2000~5000 6,3~100
ЗСК Low ESR, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот     105℃ 3000/5000 16~50
КИБ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 4 000~10 000 6,3~100
КЯ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 4 000~10 000 6,3~100
KY Низкий импеданс, стандарт для сглаживания высоких частот       105℃ 6 000~10 000 6,3~100
ЛЗА Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот     105℃ 4000~7000 6,3~35
LXZ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот   105℃ 2000~8000 6,3~63
LXY Низкий импеданс для сглаживания высоких частот       105℃ 2000~8000 10~63
LXV Низкий импеданс для сглаживания высоких частот       105℃ 2000~5000 6,3~100
Для сглаживания ввода KXQ Long life, уменьшенный размер, для сглаживания ввода       105℃ 10 000/12 000 400~450
КХН Long life, уменьшенный размер, для сглаживания ввода         105℃ 10 000/12 000 350~450
КXL Long life, уменьшенный размер, для сглаживания ввода         105℃ 10 000/12 000 400~450
ККСДЖ Long life, уменьшенный размер, для сглаживания ввода     105℃ 8 000~12 000 160~500
КВБ Long life, уменьшенный размер, для сглаживания ввода         105℃ 5000 400~450
КВА Long life, уменьшенный размер, для сглаживания ввода         105℃ 5000 400~450
КХФ Низкопрофильный, высокая пульсация для сглаживания входного сигнала           105℃ 3000 400~450
КХЭ Низкопрофильный, высокая пульсация для сглаживания входного сигнала           105℃ 2000 400~450
ПАГ Низкий профиль для сглаживания ввода           105℃ 2000 200~450
КЛЖ Отсутствие искр при перенапряжении постоянного тока, для сглаживания входа           105℃ 2000 200~450
КХФ Длительный срок службы для сглаживания ввода         105℃ 15 000/20 000 160~450
Выход источника питания ЛЭ Долгий срок службы, уменьшение размеров         105℃ 10 000 10~100
Высокая температура ГПД 125/150 ℃, уменьшение размера (гарантированное короткое время при 150 ℃)   125℃ 3000/5000 25~100
ВДС 125℃ Высокая вибростойкость   125℃ 5000 25~100
GXF 125 ℃ Высокая температура, высокая пульсация     125℃ 3000 25~400
GXL 125℃ Высокая температура     125℃ 5000 10~50
GPD 135/150℃, уменьшение размеров (гарантированное короткое время при 150℃)   135℃ 2000/3000 25~100
ГВД 135℃ Высокая вибростойкость   135℃ 2 000~3 000 25~100
GQB 150 ℃ Высокая температура, высокая пульсация     150℃ 1000 25, 35
Специальное применение ЛБВ Для применения с подушкой безопасности, уменьшение размеров     105℃ 5000 25, 35
ЛБГ Для приложения подушки безопасности     105℃ 5000 25, 35
РН Линейка фотовспышек           Комнатная температура 5000 циклов зарядки/разрядки   300~330

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Серия
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Высокая пульсация Долгий срок службы АЭК-Q200 Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
дк )
Тип защелки Стандартный СМР 85℃ Высокая пульсация, уменьшение размера       85℃ 2000 400~450
См. запрос 85℃ Стандартный     85℃ 2000 160~450
КХЭ 105 ℃ Уменьшение размеров         105℃ 2000 400~450
КМЗ 105 ℃ Уменьшение размеров         105℃ 2000 420、450
КМВ 105 ℃ Уменьшение размеров         105℃ 2000 400~450
КМР 105℃ Уменьшение размеров       105℃ 2000 160~450
КМК 105℃ Стандартный       105℃ 2000 35, 50,
160~450
РЛБ 85℃ 5000 часов, Высокая пульсация       85℃ 5000 180~250
РЛА 85℃ Высокая пульсация       85℃ 3000 180~250
ОАК 105℃ Высокая пульсация       105℃ 3000 180~250
СММ 85℃ 3000 часов     85℃ 3000 160~450
ХДЖ 105℃ Высокая пульсация         105℃ 3000 400~450
КМТ 105℃ Высокая пульсация         105℃ 3000 420、450
КХС 105℃ Уменьшение размеров     105℃ 3000 450~500
КМС 105℃ Уменьшение размеров   105℃ 3000 160~600
КММ 105℃ 3000 часов       105℃ 3000 160~450
SMH 85℃ Standard
(запросите технический бюллетень № 585 для 160–250 В)
          85℃ 2000 6,3~100
КМХ 105℃ Стандартный
(запросите Технический бюллетень № 584 для 160–450 В)
          105℃ 2000 6,3~100
Долговечность ТХХ Долгий срок службы         105℃ 10 000 200~450
LXM Долгий срок службы, уменьшение размеров       105℃ 7 000 160~450
ЛХД Долгий срок службы, высокая пульсация       105℃ 5000 400~450
левый Долгий срок службы, уменьшение размеров     105℃ 5000 450~500
LXS Долгий срок службы, уменьшение размеров   105℃ 5000 160~600
LXQ Долгий срок службы, уменьшение размеров       105℃ 5000 160~450
LXG Долгий срок службы         105℃ 5000 10~100
Виброустойчивость LVA Долгий срок службы, виброустойчивость     105℃ 5000 450
КВБ Виброустойчивость       105℃ 3000 450 кВА Виброустойчивость       105℃ 2000 450
Специальное применение GXA 125℃ Высокая температура         125℃ 3000 400、450
ЧА Отсутствие искр при перенапряжении постоянного тока         105℃ 2000 200~450
КМВ Приложение для зарядки и разрядки           105℃ 3000 350~450
Винтовой зажим Тип Стандарт МСП 85 ℃ Standard
(запросите Технический бюллетень № 548 для 160–250 В)
        85℃ 2000 10~100
КМК 105℃ Уменьшение размеров         105℃ 2 000 315~450
КМХ 105℃ Стандартный         105℃ 2000 10~400
Для контроллера инвертора РВС Высокая емкость       85℃ 5000 400、450
РВК Высокая пульсация, длительный срок службы, уменьшение размеров     85℃ 5000 350~450
РВХ Высокая пульсация, уменьшение размеров     85℃ 5000 350~450
РФФ Высокая пульсация     85℃ 5000 350~450
РВУ Высокая емкость         85℃ 2000 400、450
РЖД Высокая пульсация, уменьшение размера       85℃ 2000 350~450
РВР Высокая пульсация, уменьшение размеров       85℃ 2000 350~450
RWQ Высокое напряжение, уменьшение размеров     85℃ 2000 350~550
РВЕ Высокое напряжение     85℃ 2000 350~450
РВЛ Долгий срок службы       85℃ 20 000 350~450
РХБ 85℃ Высокое напряжение           85℃ 2000 575~700
RHA Высокое напряжение, высокая пульсация     85℃ 5000 500~650
LXA 105℃ Долгий срок службы, высокое напряжение       105℃ 2000/5000 10~525
LXR 105℃ Долгий срок службы, высокая пульсация       105℃ 5000 350~450
РВВ Приложение для зарядки и разрядки           85℃ 5000 350~450

Алюминиевые электролитические конденсаторы (UNITED CHEMI-CON, INC.
Products)

Серия
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Высокая пульсация Долгий срок службы Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
пост. тока )
Тип винтового зажима Для контроллера инвертора У37Ф Долгий срок службы, высокая пульсация   85℃ 5000 350~500
У37Л Долгий срок службы, высокая пульсация     85℃ 10 000 350~500
U37X Долгий срок службы, высокая пульсация     85℃ 15 000 350~500
УТОР Тороидальная форма, долгий срок службы, высокая пульсация     105℃ 5000 350~500

Алюминиевые электролитические конденсаторы для аудио

Серия
Категория Характеристики・Применения Стандартный Миниатюризация Низкопрофильный тип Выносливость (●: с пульсацией) Диапазон номинального напряжения
пост. тока )
Для аудио МАРТ СМД 85℃ 2000   6,3~50
МАК 105℃ СМД     105℃ 1000   6,3~50
ПГС Стандартный, уменьшенный   85℃ 2000   6,3~100
АВХ Стандарт   85℃ 1000   6,3~100
АВЖ Высококачественный   85℃ 1000   16~100
АЖ Для сглаживания ввода, защелкивающийся тип   85℃ 1000   25~125

Таблица ESR электролитического конденсатора

— Галерея схем

Конденсаторы с низким ESR имеют меньшие потери мощности и проблемы с внутренним нагревом, чем конденсаторы с высоким ESR. Высокие значения ESR сокращают срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов и снижают производительность. Кроме того, низкое значение ESR обеспечивает повышенную устойчивость к пульсирующему току.

ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), также известное как внутреннее сопротивление, представляет собой число, которое представляет потерю полезной энергии в базовой электронной схеме, состоящей из резистора и идеального (идеального) конденсатора. Технически энергия не тратится впустую, а скорее рассеивается в виде нежелательного тепла.

Таблица ESR электролитического конденсатора

Увеличение ESR на входе увеличивает высокочастотный шум на конденсаторе, снижая эффективность фильтрации. Более высокое ESR создает больше пульсаций на выходе, влияя на стабильность контура управления. ESR особенно важен в приложениях с низким рабочим циклом и высокочастотными импульсами тока.

Значения ESR для керамических конденсаторов обычно указываются в диапазоне от 0,01 до 0,1 Ом. ESR неэлектролитического конденсатора обычно стабильно во времени; для большинства приложений настоящие неэлектролитические конденсаторы можно рассматривать как идеальные компоненты. Вы можете найти значения ESR различных электролитических конденсаторов в таблице ниже:

904V 904V
10V 16V 25V 35V 63V 35V 7v .0369 4.7µF >40Ω 35.0 29.0 24.0 19.0 16.0 13.0
10µF 20.0 16.0 14.0 11.0 9.3 7.7 6.3
22µF 9.0 7.5 6.2 5.1 4.2 3.5 2.9
47µF 4.2 3.5 2.9 2.4 2.0 1.60 1.40
100µF 2. 0 1.60 1.40 1.10 0.09 0.77 0.63
220µF 0.90 0.75 0.62 0.51 0.42 0.35 0.29
470µF 0.42 0.35 0.29 0.24 0.20 0.16 0.13
1000µF 0.20 0.16 0.14 0.11 0.09 0.08 0.06
2200µF 0.09 0.07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,03
4700 мкф 0,040404040404040404040404040404040404040404040404040404040404040404040404040404040н0нт 04040404040404040404040404040404040404040404040404040404040нт.0404 0.02 0.02 0.01
10000µF 0.02 0. 02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

What Is the ESR of a Capacitor

Equivalent series Сопротивление (ESR) — неидеальное свойство конденсатора. Это может вызвать некоторые проблемы с производительностью в электронных схемах. Из-за потерь I2R, шума и повышенного падения напряжения высокое значение ESR снижает производительность.

Что такое хорошее ESR для электролитического конденсатора

Металлическое сопротивление выводов и электродов, а также диэлектрические потери создают ESR в неэлектролитических конденсаторах и электролитических конденсаторах с твердыми электролитами. Значения ESR для керамических конденсаторов обычно указываются в пределах от 0,01 до 0,1 Ом.

Конденсаторы с самым низким ESR не обязательно являются лучшим вариантом. В некоторых приложениях, таких как конденсаторы обратной связи, конденсаторы со слишком низким ESR могут в конечном итоге вызвать некоторые проблемы с колебаниями операционного усилителя вне рабочих условий.

Как рассчитать ESR конденсатора

Вы можете использовать различные методы расчета ESR конденсатора. Наиболее распространенные из них проиллюстрированы ниже.

Из угла потерь

На реально-комплексной плоскости полное комплексное сопротивление конденсатора представлено как векторная сумма действительного компонента (ESR) и комплексного (реактивного) компонента, представляющего «идеальный» конденсатор, который как беспорядок ESR во всех реальных компонентах.

«Угол потерь» или угол между полным импедансом и его комплексной составляющей — это показатель, используемый для характеристики соотношения между идеальным и неидеальным компонентами общего импеданса конденсатора. Выполните следующий расчет, чтобы получить ESR.

От отношения напряжения пульсаций к току пульсаций

Простой метод измерения ESR – это отношение напряжения пульсаций конденсатора к току пульсаций. Однако реализация требует больших затрат и времени.

При определенных условиях ток пульсаций дросселя можно считать постоянным, и, следовательно, выходное напряжение пульсаций определяет ESR. Однако этот подход имеет ограниченные возможности и низкую точность.

С помощью измерителя ESR

Измеритель ESR является достаточно точным устройством, недорогим и простым в использовании, особенно при тестировании большого количества конденсаторов, пока они еще находятся в цепи. В конструкции сети с делителем напряжения переменное напряжение подается на конденсатор.

Частота подаваемого переменного тока обычно устанавливается на значение, при котором реактивное сопротивление конденсатора незначительно. Во время теста измерителя ESR через конденсатор проходит очень короткий ток, из-за чего конденсатор не заряжается полностью. Напряжение на конденсаторе создается током.

Имеют ли электролитические конденсаторы низкое ESR

Во время проверки измерителем ESR через конденсатор проходит очень короткий ток, в результате чего конденсатор не заряжается полностью. Напряжение на конденсаторе создается током. Это напряжение является произведением тока и ESR конденсатора, а также незначительного напряжения из-за небольшого заряда конденсатора.

Часто задаваемые вопросы

Что вызывает высокое ESR в конденсаторе?

Жидкий электролит со временем теряется из-за испарения и диффузии, что приводит к неуклонному уменьшению количества проводящего материала, уменьшению площади контакта, увеличению ESR и уменьшению емкости.

Заключение

Для имитации поведения реального конденсатора в модель конденсатора необходимо добавить дополнительные элементы. ESR прогнозирует пульсации на выходе преобразователя, а также срок службы конденсатора. Следовательно, это важно при анализе динамического поведения силовых преобразователей. Мощность, рассеиваемая в ESR, повышает температуру конденсатора.

Измерение ESR алюминиевого электролитического конденсатора — Блог — WorkBench Wednesdays

Одним из моих увлечений является коллекционирование старинных компьютеров. Компьютеры в моей коллекции включают Apple IIgs, Atari 400, TI 99/4A, Commodore 64 и Sinclair ZX-81, и это лишь некоторые из популярных. Как и вся электроника, эти системы содержат конденсаторы. Любой, кто собирал ретро-игровые системы, компьютеры или аудиоаппаратуру, знает, что нужно искать крышки, из которых вытек электролит. Но что, если вы не видите видимых повреждений, какие измерения вы можете провести, чтобы убедиться, что срок службы алюминиевого электролита истек? (Или близко к этому.) В этом посте я покажу два измерения для рассмотрения и покажу пару способов их сделать.

 

Пример схемы построения из 35В 100мкФ КЕМЕТ ЭШ45В 100мкФ КЕМЕТ ЭШ.

 

Почему меняется СОЭ?

Алюминиевые электролитические конденсаторы до 1990-х годов использовали в своей конструкции жидкий электролит. Со временем эта жидкость высыхает. Частично это высыхание происходит просто из-за испарения, но это не основной фактор. Мы называем это жидким электролитом, но это больше похоже на пасту — кислотную пасту. Его уровень pH имеет неприятный побочный эффект разрушения диэлектрического слоя конденсатора. Хорошей новостью является то, что при его разрушении приложенное напряжение вызывает новый рост слоя. Но как он растет? Помните, что диэлектрический слой представляет собой оксид алюминия. Оксидам нужен кислород. Этот кислород поступает из электролита.

 

Пример диаграммы срока службы алюминиевого электролита (также из KEMET ESH)

 

Таким образом, электролит разрушает и восстанавливает диэлектрический слой. Этот процесс является причиной того, что алюминиевые электролитические конденсаторы имеют номинальный «срок службы», связанный с ними. В конце концов, в электролите заканчивается кислород, что способствует (повторному) росту оксида. В этот момент ток утечки и его эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) становятся очень высокими. После того, как любой из этих параметров превышает предел, считается, что срок службы деталей истек.

 

Измеряя ток утечки или ESR конденсатора, мы можем определить, достиг ли он конца своего срока службы или нет. Кроме того, в зависимости от доступной истории данных вы можете оценить оставшийся срок службы.

 

Это не просто винтаж

Очевидно, что проверка состояния конденсатора необходима при ремонте старинной электроники. Однако это не единственный вариант использования этих измерений. При устранении неполадок любого электронного устройства полезно иметь возможность проверить, не поврежден ли конденсатор. Если вы проектируете новую схему, вы можете охарактеризовать компоненты от разных поставщиков, чтобы оценить, насколько хорошо несколько источников работают в вашем проекте.

 

Или, может быть, вы параноик, как и я, и хотите убедиться, что компоненты работают, прежде чем использовать их, даже если они новые.

 

Измерение утечки и ESR

Вы можете подумать, что для измерения «эквивалентного последовательного сопротивления» вы устанавливаете мультиметр на омы, прикасаетесь к щупам и смотрите, что он измеряет. Ну, это не так. При этом вы измеряете сопротивление изоляции (IR) диэлектрического слоя. Помните, что диэлектрик конденсатора является изолятором. Через него не должен проходить ток. Однако настоящие конденсаторы имеют некоторую утечку.

 

I R = V M a x I L e a k =25 V 14 n А =1,79 Г Ом

 

Измерение IR включает зарядку конденсатора в течение нескольких минут, а затем измерение тока. Сделайте немного математики с законом Ома, и теперь вы знаете ток утечки или сопротивление изоляции для конденсатора. Конечно, это зависит от типа конденсатора, но знайте, что это значение будет в Мега-, Гига- или Тера-омах.

 

В компоненте сопротивления ESR преобладают провода и материалы, соединяющие емкостной элемент с внешним миром.

 

Упрощенное измерение ESR

 

Итак, как же измерить эквивалентное последовательное сопротивление? Нам нужно измерить сопротивление компонента без зарядки емкостного элемента. Вместо сигнала постоянного тока, как при измерении сопротивления изоляции, ESR необходимо измерять с помощью низковольтного сигнала переменного тока. Глядя на характеристики конденсатора, вы обнаружите, что ESR указано для таких частот, как 100 Гц или 100 кГц. По мере увеличения частоты ESR электролита снижается из-за его конструкции. Таким образом, для медленной массовой развязки число 100 Гц фактически равно ESR на постоянном токе. При использовании с импульсным стабилизатором более высокая частота 100 кГц дает более подходящую оценку ESR конденсатора.

 

Далее в посте я подробно расскажу, как измерить СОЭ. Перед этим рассмотрим более простое измерение тока утечки.

 

Измерение тока утечки

Когда я могу удалить конденсатор из цепи, я обычно использую ток утечки как меру его состояния. Для этого простого измерения требуется только блок питания, мультиметр и немного терпения. В идеале блок питания должен иметь возможность ограничивать ток. Если ваш источник питания не работает, то резистор работает нормально. Задача мультиметра — измерять ток.

 

В этом видеоролике «Схема обучения 42: Замена MLCC полимерными конденсаторами» я показываю, как выполнить это измерение.

 

Вот необходимые шаги:

  1. Ограничьте подачу до менее 100 мА, 10 мА или 1 мА. Выберите наименьшее значение, которое может обеспечить ограничитель вашего предложения.
  2. Установите напряжение равным номинальному напряжению конденсатора. (Другой вариант — установить напряжение в соответствии с приложенным напряжением цепи.)
  3. Подсоедините источник питания к конденсатору, установив между ними мультиметр для измерения тока.
  4. Включите питание.
  5. Подождите 5 минут.
  6. Посмотрите текущее измерение.

 

 

Если вы измеряете старые конденсаторы, например, из старинной электроники, я настоятельно рекомендую начинать с 25% номинального напряжения. После измерения утечки на этом уровне увеличьте его на 25 %, пока не достигнете полного номинального напряжения. Если диэлектрик конденсатора сильно поврежден, даже при токе 100 мА энергии достаточно для катастрофического отказа.

 

Пределы тока утечки ESH

 

Через 5 минут конденсатор в основном заряжен. Потребление тока в этот момент связано с само заживлением диэлектрика. Но что такое хорошая ценность? Большинство спецификаций конденсаторов указывают предел с некоторой частью их CV. Например, ESH от KEMET говорит, что максимальный ток утечки составляет 1-4% от емкости, умноженной на напряжение. Если у вас нет таблицы данных для конкретного конденсатора, 5 или 10% от CV являются консервативным ориентиром.

 

Нужно следить за тем, что происходит с этим током с течением времени. Когда 5-минутная отметка приближается, а затем проходит, ток должен продолжать снижаться, хотя и с гораздо меньшей скоростью. Признаком того, что срок службы электролита подходит к концу, является то, что ток остается относительно высоким. Если это произойдет, то следующее, что вам нужно проверить, это ESR.

 

Измерение ESR с помощью осциллографа (сложный способ)

Хотя для измерения тока утечки используются простые инструменты, измерение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) немного сложнее. Как я упоминал ранее, вам понадобится небольшой сигнал переменного тока. Когда дело доходит до переменного тока, вы можете сразу подумать о синусоиде, но на самом деле работает все, что имеет изменяющуюся составляющую, также известную как dv/dt. Например, вы можете использовать импульс от функционального генератора.

 

Если у вас есть осциллограф и функциональный генератор, вам понадобится только резистор на 47 Ом. В идеале вы должны использовать прецизионный резистор на 50 Ом, но я не уверен, у скольких людей он лежит под рукой. Для этого измерения вы строите делитель переменного напряжения, измеряя падение напряжения на конденсаторе. Сопротивление R1 делителя напряжения составляет 100 Ом, а R2 — это испытуемый конденсатор. Сопротивление резистора R1 равно 100 Ом, потому что генератор функций имеет выходное сопротивление 50 Ом, и я добавил резистор на 47 Ом. Используя немного математики, вы можете определить ESR. Я узнал об этом методе от Джеффа Грэма.

 

Измерение ESR с помощью осциллографа и функционального генератора

 

Для сигнала переменного тока настройте генератор импульсов на выдачу импульса от 0 до 10 В с длительностью включения около 1 мкс. Перерыв должен быть относительно долгим. Вам нужен короткий импульс с медленной частотой повторения. Идея состоит в том, что вы хотите быстро подать напряжение, увидеть мгновенное падение напряжения, а затем позволить конденсатору разрядиться.

 

 

В моей установке, в зависимости от конденсатора, я не всегда мог заставить свои сигналы колебаться от 0 В. Поэтому я использовал курсоры для измерения размаха напряжения от начального уровня до ESR. уровень падения напряжения. На правом снимке экрана я увеличил масштаб краевого события и обвел точки пика к пику курсора. Этот метод вносит некоторую неточность, но его достаточно для оценки СОЭ. (Для немного большей точности вы можете включить усреднение сигнала.)

 

R 2 = R 1 × 1( V I N V O U T −1) = 100Ω × 1(10 В 135 м В −1) = 1,35 Ом

 

Ом. Почему я выбрал 47 Ом? Чтобы немного упростить математику. В знаменателе получается 14,19, что при умножении на 100 Ом дает 1,42 Ом. Дело в том, что из-за 100 Ом и 10 вольт вам просто нужно увидеть напряжение на R2 и умножить его на 10, чтобы получить ESR. В конце концов, впрочем, для меня это было неважно. Я использовал математическую функцию на моем осциллографе R&S RTM3000, чтобы умножить аналоговый канал на постоянное значение, что сделало за меня математические вычисления. Результатом является значение 1,35 Ом, обведенное кружком на правом снимке экрана.

 

Метод осциллографа для измерения ESR конденсатора является качественным измерением. Это дает вам порядок величины, но это не точное измерение. Мост LCR (индуктор, конденсатор, резистор) использует методы, подобные мосту, для измерения ESR, поэтому он намного точнее. Тем не менее, чтобы проверить, является ли конденсатор «хорошим» или нет, осциллограф работает нормально. Настоящим недостатком является то, что это может занять много времени, чтобы настроить и сделать.

 

Если вам нужно измерить только несколько конденсаторов, это, вероятно, нормально.

 

Измерение ESR с помощью ESR-метра (простой способ)

В качестве альтернативы, если вы используете измеритель, предназначенный для измерения ESR, процесс измерения до смешного прост. Одним из таких измерителей является Atlas ESR70 от PEAK Electronics. Сообщество element14 великодушно прислало мне один и несколько крышек для тестирования. Вы можете увидеть мой обзор ESR70 здесь.

atlas ESR70 от PEAK electronic design

 

В случае ESR70 сначала отображается значение ESR конденсатора, а затем емкость. В моих коротких экспериментах я обнаружил, что измерения повторяемы. Я также обнаружил, что результаты согласуются с результатом масштаба. Но дело в том, что для настройки не потребовалось никаких усилий. Прикрепил колпачок, нажимаю, а потом получаю номер. Кроме того, я провел быстрое сравнение внутрисхемных и внесхемных преобразователей. ESR был немного другим, но достаточно близким, чтобы понять, что срок службы конденсатора еще не истек.

 

 

В целом, этот счетчик стоит около 100 долларов США и является очень удобным. Метод осциллографа, описанный выше, отлично работает в крайнем случае или если вам нужно время от времени проводить измерения. В моем случае я всегда оцениваю винтажную электронику, прежде чем включать ее. С ESR70 я могу быстро проверить все большие конденсаторы на наличие не только визуальных повреждений.

 

Как тогда ESR70 измеряет ESR?

Итак, теперь, когда я показал вам ручной метод и специализированный инструмент, мне стало интересно, что делает ESR70ESR70 для измерения ESR. Итак, я подключил его к своему прицелу. На скриншоте ниже у меня есть осциллограф, подключенный к измерителю, при измерении осевого алюминиевого электролитического конденсатора. Я настроил осциллограф так, чтобы он зафиксировал один разворот за пару секунд, чтобы мы могли увидеть поведение измерителя.

 

Измерения конденсатора ESR70

 

При выполнении теста есть два разных режима. Первый использует несколько импульсов с интервалом 100 кГц для оценки ESR. Поскольку я использовал такую ​​длинную развертку, частота дискретизации значительно уменьшилась. Когда я увеличил секцию СОЭ, я увидел только небольшие всплески. Я не уверен, действительно ли это импульсы или какая-то другая форма волны. В любом случае, это частота, которую мне было интересно увидеть. Затем он заряжает конденсатор, чтобы измерить время нарастания и определить емкость.

 

 

Я еще не сравнил этот сигнал с конденсаторами с разными значениями ESR, чтобы увидеть, как изменяются пики. Я подозреваю, что измерение очень похоже на метод осциллографа и генератора функций, упомянутый выше.

 

К вашему сведению, скоро выйдет видеообзор ESR70. Следите за страницей среды Workbench, чтобы узнать, когда он будет выпущен.

 

Что лучше Течь или СОЭ?

Поскольку есть два измерения, чтобы определить состояние конденсатора, какое из них лучше использовать? Помните, что ток утечки и ESR рассказывают разные, но связанные истории для конденсатора. Ток утечки возникает из-за разрушения диэлектрического слоя. В алюминиевом электролите ESR указывает на оставшийся срок службы электролита.

 

Если вы можете удалить конденсатор из цепи, вы должны измерить оба, чтобы полностью оценить конденсатор. Но если вы не можете удалить конденсатор, то вы ограничены только попыткой измерения ESR. Утечка не может быть измерена в цепи, потому что это связано с приложением напряжения к конденсатору. Это напряжение в конечном итоге подаст питание на остальную часть схемы.

 

Метод, используемый внутрисхемным тестером, таким как ESR70, имеет хорошие шансы на измерение ESR в цепи. Другие элементы могут повлиять на его чтение, но, по крайней мере, он должен дать вам хорошее представление о том, нашли ли вы свою проблему или нет.

 

Связанное видео

Для видео Workbench Wednesdays я рассмотрел ESR70. В этом эпизоде ​​я детально рассмотрю ESR70, включая разборку. Дизайн шокирующе прост. Он основан на микроконтроллере PIC и нескольких микросхемах. Я впечатлен тем, что PEAK смог упаковать в такую ​​маленькую коробку. Ближе к концу я даже подключил его к своему осциллографу, чтобы понять, как он производит измерения.

 

 

 

Заключение

Измерить ESR конденсатора не просто, но и не сложно. Для устранения неполадок методы и инструменты, показанные выше, прекрасно работают. Однако, если вам нужны подробные данные о характеристиках, вам, вероятно, следует обратиться к специализированному настольному прибору LCR, который использует несколько более продвинутые методы. Но. Если ваша цель — проверить, хорош ли большой электролит, то вам подойдет либо осциллограф, либо метод ESR70.

 

Приходилось ли вам раньше измерять конденсаторы? Что вы наделали? Или у вас есть история о том, когда вы ДОЛЖНЫ были измерить конденсатор перед подачей питания? Оставляйте комментарии с вашими историями.

 

P.S. Я должен отметить, что PEAK предлагает ряд измерителей для конкретных компонентов. Я попросил element14 прислать мне полупроводниковый (транзисторный) измеритель DCA75DCA75. Я рассмотрю это в ближайшее время. Тем временем я уже купил LCR40 LCR40 самостоятельно. Он измеряет индуктивность, емкость и сопротивление. Однако он не измеряет ESR конденсатора. (Однако он может измерять ESR катушки индуктивности, но это история для другой статьи.)

 

Связанные

  • Обзор ESR70: Workbench Среда 10: Как измерить емкость и ESR

 

Миф о трех номиналах конденсаторов | 2020-03-03

Сегодня многие конструкции включают в себя три развязывающих конденсатора разной емкости или, при использовании только одного конденсатора, небольшую емкость, например 0,1 мкФ. Эти рекомендации основаны на предположениях 50-летней давности, которые сегодня неприменимы. Пришло время пересмотреть эти устаревшие, унаследованные принципы проектирования.

Мифы как наследие Код

С самого начала электронная промышленность двигалась в будущее благодаря четырем силам: быстрее, меньше, дешевле, сейчас. Это стимулировало постоянное продвижение революционных и эволюционных разработок в области технологий, материалов, производства и дизайна. Иногда принципы проектирования, принятые нами в предыдущем поколении, становятся «устаревшим кодом» в следующем поколении и больше не применяются. То, что сработало для одной комбинации технологий межсоединений, может не применяться к новой комбинации. Устаревшее руководство по проектированию становится мифом и должно быть пересмотрено.

Единственная постоянная перемена

Наша промышленность стала свидетелем революционных достижений от ламп до транзисторов, интегральных схем и систем в корпусах. Мы испытали на себе революционные достижения от дискретной проводки до однослойных и двухслойных печатных плат, многослойных плат и технологий HDI. Мы стали свидетелями революционных достижений, начиная от первых устройств со сквозными отверстиями, таких как простые корпуса металлических банок, и заканчивая DIP-матрицами, большими массивами штыревых решеток, корпусами для поверхностного монтажа с выводными рамками, небольшими органическими подложками печатных схем, массивами шариковых решеток, корпусами в масштабе микросхем и т. многочиповые модули. Моментальный снимок во времени с четырьмя репрезентативными технологическими поколениями плат и корпусов показан на 9.4575 Рисунок 1 .

Рис. 1 Четыре снимка во времени. Слева направо: трубки и дискретные провода, трубки и печатные платы, дискретные транзисторы и печатные платы, а также корпуса BGA для поверхностного монтажа с многослойными печатными платами.

Влияние поколений технологий на дизайн

Фундаментальные принципы взаимодействия сигналов с межсоединениями не изменились. Они до сих пор основаны на уравнениях Максвелла 150-летней давности. Однако то, как мы реализуем принципы проектирования и превращаем их в рекомендации по проектированию, менялось с каждым поколением упаковки и технологии межсоединений.

На заре использования ламп с дискретной проводкой межсоединения часто были прозрачными. Когда межсоединения имели значение, первой проблемой обычно были перекрестные помехи из-за больших индуктивностей контура. Были популярны принципы проектирования «чем короче, тем лучше», а также объединение силовых и заземляющих проводов.

Когда были введены многослойные платы, часть этого устаревшего кода продолжала прокладывать питание и землю в виде отдельных проводов, а не использовать заземляющие плоскости. Наследие сохранения близкого расположения питания и заземления сдерживало внедрение заземляющих плоскостей в некоторых ранних проектах.

Когда тактовая частота превысила 20 МГц, стали преобладать эффекты линии передачи, а управляемый импеданс, топологии маршрутизации и стратегии согласования стали важными движущими силами при проектировании межсоединений. Устаревший код «чем короче, тем лучше» способствовал некоторому нежеланию использовать топологии последовательной маршрутизации, которые могли бы привести к большей длине пути, но к меньшему шуму отражения.

Когда мы перешли на режим 1 Гбит/с, потери стали важными, и мы начали выбирать другие материалы помимо обычных материалов на основе эпоксидного стекла, чтобы уменьшить потери. При использовании этих ламинатов с более низкими потерями мы обнаружили, что потери в меди выше 5 Гбит/с были выше, чем ожидалось, и мы обнаружили, что более гладкая медь лучше. При скорости выше 10 Гбит/с мы обнаружили, что 50-летний подход к созданию печатных плат, армированных стекловолокном, усугубляет новую проблему перекоса плетения стекла или волокна.

Новые технологии требуют новых правил проектирования. Старые правила изготовления печатных плат из эпоксидного стекла с высокой прочностью на отрыв не обязательно являются лучшими рекомендациями по проектированию в эпоху мультигигабитных межсоединений.

Ведущие отраслевые эксперты

Руководящие принципы проектирования, которые мы ежедневно применяем в наших электронных продуктах, были разработаны лидерами отрасли. Это компании с преданными экспертами в области целостности сигнала, целостности питания, электромагнитной совместимости, материалов, производства, надежности и интеграции, которые внедряют передовые продукты. Эти эксперты применяют фундаментальные принципы для разработки рекомендаций по проектированию новых материалов, технологий интегральных схем и технологий межсоединений, которые они внедряют.

Но иногда то, что работало в одном поколении технологий, становится мифом в следующем поколении. Поскольку эти правила проектирования были установлены экспертами, остальная часть отрасли иногда не хочет отказываться от старых рекомендаций по проектированию и продолжает использовать их в технологиях нового поколения, где они могут быть неприменимы. Они становятся мифами, укоренившимися в нашем наборе инструментов.

Если последний проект работал в соответствии с этими старыми рекомендациями по проектированию, то часто считается, что это произошло из-за рекомендаций по проектированию, даже если это могло произойти вопреки им. Иногда унаследованный код нейтрален, иногда у него есть недостатки. Даже если он нейтрален, если он не позволяет установить лучшее руководство по дизайну, он становится отрицательным. Это становится мифом, готовым быть вытесненным.

Миф о рекомендациях по проектированию, например использование трех разных конденсаторов на вывод питания для развязки, который снижает производительность в конструкции следующего поколения, всегда следует пересматривать.

Высокочастотные конденсаторы

Модель идеальной эквивалентной электрической цепи реального конденсатора хорошо описывается простой последовательной RLC-схемой, когда монтажная индуктивность превышает примерно 1 нГн. Когда он ниже 1 нГн, появляются новые эффекты, и модель линии передачи для реального конденсатора лучше соответствует.

Простая модель RLC применима к большинству поколений конденсаторов. Пример измеренного импеданса реального конденсатора SMT, MLCC и смоделированного импеданса идеальной последовательной цепи RLC показан на рис. 2 .

Рис. 2 Пример измеренного импеданса (синий) и фазы реального конденсатора SMT и смоделированного импеданса (красный) простой модели цепи RLC. Разница в измеренной и смоделированной фазе указывает на поведение ESR в реальном конденсаторе, не включенном в простую модель RLC.

Эта модель цепи RLC серии является самой простой моделью, которая обычно применяется во всем диапазоне технологий электролитических, танталовых, керамических, MLCC конденсаторов, как для сквозного, так и для поверхностного монтажа. Это только модель первого порядка, и многие реальные конденсаторы могут быть лучше согласованы с моделями второго порядка. Но эта первая модель дает представление о роли этих трех важных терминов.

Идеальный C соответствует поведению импеданса на низкой частоте. R часто называют эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Это связано с реальными выводами конденсатора, металлизацией пластин и, в меньшей степени, с другими механизмами потерь в конденсаторе. L называется эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Это в первую очередь связано с внутренней структурой конденсатора и путями питания и заземления его печатной платы к контактам ИС, к которым он подключается.

Во времена сквозных конденсаторов, начавшихся более 50 лет назад, двумя широко используемыми технологиями изготовления конденсаторов были электролитические и керамические дисковые. Их примеры показаны на Рис. 3 .

Рис. 3 Примеры электролитических и керамических дисковых конденсаторов. Конденсаторы меньшего физического размера имеют меньшую емкость, меньший ESL и больший ESR.

Как в технологии электролитических конденсаторов, так и в технологии керамических дисковых конденсаторов существует прямая связь между величиной емкости, которую можно создать в конденсаторе, и его физическими размерами и длиной выводов. Емкость большего значения означает больший физический размер конденсатора.

Поскольку ESL также зависит от физического размера конденсатора и длины его выводов, конденсаторы с большей емкостью также имеют больший ESL. Например, электролитический конденсатор емкостью 47 мкФ может иметь ESL до 30 нГн, в то время как небольшой дисковый конденсатор емкостью 0,1 мкФ может иметь ESL всего 7 нГн.

Даже значение ESR зависит от технологии и размера конденсатора. Электролитический конденсатор может иметь ESR порядка от 0,1 до 5 Ом. Конденсаторы меньшего размера обычно имеют более высокое ESR. Керамический дисковый конденсатор может иметь ESR порядка от 0,1 до 1 Ом.

Эта связь между значением емкости и ESL резко влияет на профиль импеданса конденсатора большой и малой емкости. На низкой частоте импеданс реального конденсатора примерно равен его емкости. На высокой частоте импеданс реального конденсатора примерно равен его индуктивности. На рис. 4 показан пример трех разных конденсаторов с тремя разными профилями импеданса. Значения компонентов их модели первого порядка могут быть:

Рис. 4 Смоделированный профиль импеданса этих трех конденсаторов. Наименьшее значение обеспечивает низкий импеданс на высоких частотах.

В случае конденсаторов со сквозным отверстием, имеющих выводы, правильно, что конденсаторы меньшей емкости имеют меньшие размеры и могут быть установлены с более низкой индуктивностью контура. Это означает, что они будут иметь более низкий импеданс на более высокой частоте. При поиске сквозного конденсатора с низким импедансом на высокой частоте выберите конденсатор небольшого номинала и размера.

Вот почему конденсаторы малой емкости часто называют «высокочастотными». Из-за более коротких выводов при установке на печатную плату с низкой индуктивностью контура они обеспечивают самый низкий импеданс на высокой частоте.

Если нам нужен самый низкий импеданс на низкой частоте, а также самый низкий импеданс на высокой частоте, обычной практикой было подключение двух или трех конденсаторов параллельно. Конденсатор большой емкости обеспечивает низкий импеданс на низкой частоте, а конденсатор малой емкости с более низким ESL обеспечивает низкий импеданс на высокой частоте. Параллельная комбинация использует лучшее из обеих конфигураций.

Конденсаторы MLCC и миф о высокочастотном конденсаторе

Когда мы переключаемся на конденсаторы, основанные на технологии поверхностного монтажа MLCC, свойства конденсатора сильно отличаются от конденсаторов с выводами. На рис. 5 показаны примеры конденсаторов MLCC типа 1206 со значениями емкости, соответствующими той же емкости соответствующих керамических дисковых конденсаторов.

Рис. 5 конденсаторов MLCC в корпусах 1206 (вверху) и керамических дисковых конденсаторов соответствующей стоимости.

Часто для одного и того же размера корпуса можно получить широкий диапазон значений емкости. Иметь 10 мкФ в 0402 так же легко, как и 0,01 мкФ. Это означает, что ESL конденсатора MLCC, если он оптимально встроен в плату, не будет зависеть от значения его емкости.

Фактически, используя конструкции с малой индуктивностью контура, ESL MLCC можно спроектировать так, чтобы он составлял менее 1 нГн, даже на двухслойной печатной плате. Пример измеренного профиля импеданса конденсатора MLCC емкостью 1 мкФ на двухслойной плате толщиной 0,63 мил с 0,620 нГн ESL показан на 9.4575 Рисунок 6 .

Рис. 6 Пример профиля измеренного импеданса конденсатора MLCC емкостью 1 мкФ на печатной плате с 0,620 нГн ESL. Это также указывает на необходимость модели 2-го порядка, когда монтажная индуктивность меньше 1 нГн. Измерение любезно предоставлено Пикотестом.

Конденсатор MLCC емкостью 10 и 0,1 мкФ будет иметь точно такой же высокочастотный импеданс. Конденсатор с меньшим значением емкости больше не является «высокочастотным» конденсатором. По сути, конденсатор MLCC на 10 мкФ будет еще и «высокочастотным» конденсатором.

Если низкий уровень ESL важен для конструкции, всегда следует использовать конденсаторы MLCC. Даже конденсатор MLCC емкостью 10 мкФ может иметь менее 10 процентов ESL и импеданс «высокочастотного» керамического дискового конденсатора.

В более старых продуктах, где использовались сквозные конденсаторы, емкость меньшего значения имела более низкий ESL и более низкий импеданс на более высокой частоте. Когда на плате оставалось место только для одного конденсатора на выводе питания и переходный ток от этого вывода был небольшим, был указан один «высокочастотный» конденсатор с малой индуктивностью. Это низкое значение емкости, обычно 0,1 мкФ.

Когда для вывода было достаточно места для трех конденсаторов, обычно указывался диапазон значений трех конденсаторов. Это обеспечило более низкий импеданс на высокой частоте и более низкий импеданс на низкой частоте, чем просто конденсатор с одним номиналом. Рисунок 7  является примером типичной схемы, показывающей эти общие характеристики.

Рис. 7 Пример типичной схемы, показывающей развязывающую сеть с тремя конденсаторами разной емкости и одним конденсатором малой емкости.

Однако этот схематический пример был взят не из старой конструкции с использованием сквозных деталей и сквозных конденсаторов, а вместо этого из платы микроконтроллера Cortex M4 с передним краем 120 МГц, спроектированной и собранной с конденсаторами MLCC. Миф о высокочастотном конденсаторе перенесен в эту конструкцию, как и во многие другие, в которых до сих пор указывается конденсатор малой емкости, используемый как один конденсатор, и три разных номинала для выводов с более высоким током.

Миф о высокочастотном конденсаторе и использовании конденсаторов трех разных номиналов — это устаревший код, который до сих пор присутствует во многих современных конструкциях.

Что лучше?

Итак, что лучше: три конденсатора с разницей номиналов в десять лет или три конденсатора одинаковой емкости?

К сожалению, только системный анализ с точными моделями всех элементов может дать ответ на этот вопрос.

Если в спецификации рекомендуется использовать конденсаторы трех разных номиналов, велика вероятность, что инженер, написавший спецификацию, никогда не проводил анализа и использует рекомендации по проектированию 50-летней давности, основанные на мифе о высокочастотном конденсаторе. . Обоснование этой рекомендации исчезло с появлением конденсатора MLCC 20 лет назад. Подозревайте дизайн PDN.

В этом случае, вероятно, не имеет значения, что вы используете. Ваш продукт может работать, несмотря на номиналы конденсаторов, но, вероятно, не благодаря им.

При параллельном соединении трех конденсаторов разной емкости с одним и тем же ESL между их собственными резонансными частотами образуются два параллельных резонансных пика. Пиковые значения импеданса связаны с емкостью и индуктивностью соседних конденсаторов, а также с ESR конденсаторов.

Рисунок 8 показан смоделированный профиль импеданса трех различных комбинаций по три конденсатора в каждой. Одной из комбинаций является рекомендация для 10, 1 и 0,1 мкФ, реализованная в сквозной технологии. Вторая — та же комбинация, реализованная в технологии конденсаторов MLCC. Третья комбинация — все те же конденсаторы MLCC 10 мкФ. ESL конденсаторов MLCC составляет 1 нГн.

Рис. 8 Смоделированные профили импеданса трех разных и трех одинаковых конденсаторов MLCC.

Конденсаторы с тремя номиналами одинаковой большой емкости могут обеспечить более низкий импеданс по всему спектру, чем конденсаторы с тремя разными номиналами (и без параллельных резонансных пиков на промежуточных частотах), но это не означает, что это более надежное решение.

Возможно, последний продукт работал, но вы, возможно, понятия не имеете, насколько надежна конструкция и не могли ли некоторые из неотслеживаемых, невоспроизводимых отказов быть вызваны чрезмерным шумом при переключении с правильной конвергенцией шаблонов данных, которые видели предельно высокий импеданс при параллельном резонансе.

Не обманывайте себя, думая, что три разных номинала конденсаторов — это надежная стратегия, или что три конденсатора с одинаковым номиналом — более надежная стратегия. Без анализа на системном уровне они оба могут быть в равной степени приемлемыми, одинаково маргинальными или несостоятельными из-за одних и тех же ошибок.

Проверка качества

Если вы не собираетесь проводить собственный анализ на уровне системы, спланируйте тщательный план проверки, чтобы найти слабые звенья в PDN и провести «проверку качества».

Частью тщательного плана тестирования является разработка теста в PDN. Чем лучше вы сможете охарактеризовать шум (не только на уровне платы, но и на контактных площадках кристалла), используя, например, высокоскоростные измерительные линии, тем лучше вы сможете сравнить одну стратегию развязки с другой. На рис. 9 показан пример измеренного шума напряжения на шине питания кристалла и на уровне платы при переключении ввода-вывода. Шум напряжения на кристалле составляет 600 мВ от пика до пика на шине 5 В. Шум напряжения на уровне платы составляет всего 75 мВ от пика к пику.

Рис. 9 Измеренный шум напряжения на одной и той же шине питания на кристалле, измеренный через измерительную линию, и на плате, обе шкалы одинаковые 200 мВ/дел.

Независимо от области применения всегда важна индуктивность нижней монтажной петли. Вот почему развязывающие конденсаторы MLCC всегда должны быть вторыми компонентами, размещаемыми на плате, чтобы их можно было проложить с наименьшей монтажной индуктивностью.

Если на выводе указан только один конденсатор, что является обычной практикой для многих слаботочных приложений, то всегда используйте максимальную емкость, допустимую для наименьшего практического размера корпуса, при допустимом номинальном напряжении. Без анализа на уровне системы это еще не гарантия надежного продукта, поэтому необходим тщательный план тестирования.

Качество проектирования: правильная стратегия использования развязывающих конденсаторов

Использование трех разных номиналов развязывающих конденсаторов основано на устаревшем предположении, что конденсаторы малой емкости являются «высокочастотными» конденсаторами. В нашу эпоху конденсаторов MLCC, где это допущение неприменимо, что лучше порекомендовать? К сожалению, ответ таков: «это зависит».

Однако существуют некоторые общие рекомендации по проектированию, применимые к большинству систем.

Целью любой PDN является подача постоянного напряжения на те компоненты, которые в нем нуждаются, с приемлемым для приложения уровнем шума. Конденсаторы MLCC, используемые для развязки, являются лишь частью хорошей стратегии PDN.

Одним из основных принципов проектирования PDN является сохранение профиля импеданса с точки зрения контактных площадок ИС, плоского импеданса и приемлемо низкого значения. Это означает уменьшение пиков параллельного резонанса, как правило, за счет добавления большей емкости, уменьшения индуктивности контура и формирования профиля импеданса либо с использованием конденсаторов других номиналов, либо с помощью контролируемого ESR (что уменьшит добротность пиков).

Иногда это означает, что объемная емкость достаточна для уменьшения пикового значения VRM-накопительного конденсатора. На высокочастотном конце плоский профиль импеданса на уровне платы поможет ослабить гору Бандини пика параллельного резонанса емкости на кристалле и индуктивности выводов корпуса.

Выбор номиналов конденсаторов требует анализа на уровне системы, включая VRM на одном конце и потребляющие элементы на другом. Несмотря на то, что вы проектируете все элементы монтажа, чтобы максимально уменьшить индуктивность контура конденсаторов, всегда полезно использовать 3D-симуляторы и инструменты моделирования на основе измерений для разработки точных моделей элементов PDN для моделирования всей системы. Точная модель VRM и индуктивности каждой шины и выводов корпуса на кристалле являются частью общего анализа для разработки надежной конструкции.

При значительной развязке на корпусе более важны низкочастотные свойства объемных конденсаторов и конденсаторов MLCC. Когда доминируют емкость на кристалле и индуктивность выводов корпуса, создавая большую гору Бандини из-за их параллельного резонанса, важно демпфирование за счет плоского профиля импеданса, создаваемого конденсаторами MLCC на уровне платы.

К сожалению, никакая комбинация всего лишь трех номиналов конденсаторов, кроме использования конденсаторов с контролируемым ESR, не обеспечит какого-либо демпфирования на уровне платы для Bandini Mountain.

Это лишь беглый взгляд на некоторые движущие силы дизайна, которые действительно влияют на оптимизированную и экономичную стратегию развязки. Первым шагом является выявление проблемы. Второй шаг — определение основной причины проблемы, а третий шаг — определение общей стратегии проектирования PDN, обеспечивающей приемлемый уровень шума, частью которой является оптимизированная стратегия развязки.

При наличии разницы в целевом импедансе систем более чем на шесть порядков, от более 10 Ом во многих приложениях IoT до менее 10 мкОм в продуктах на базе крупных сетевых процессоров, не существует единой рентабельной стратегии , но много.

Но это история для другой главы.

Резюме

Происхождение использования конденсаторов трех различных номиналов основано на использовании конденсаторов со сквозными выводами. Конденсаторы с меньшим значением емкости, как правило, будут иметь более низкий ESL и более низкий импеданс на высоких частотах. При использовании конденсаторов со сквозным отверстием использование конденсаторов трех разных номиналов дает преимущество в производительности.

Но с конденсаторами MLCC, которые используются более 20 лет, эти старые рекомендации по проектированию больше не применяются.

Если для развязки указаны только один или три конденсатора, это, вероятно, связано с отсутствием анализа конструкции. Вместо этого то, что работало в предыдущем проекте, рекомендовано в следующем. Дизайн работает, несмотря на использование трех разных значений, и есть вероятность, что он будет работать одинаково хорошо, используя все три одинаковых значения. В этом случае надежность вашего проекта «проверена», а не «разработана».

Наилучший подход — всегда проводить собственный анализ, включая остальную часть системы распределения питания и, если они доступны, точные модели всех ваших компонентов по мере их установки в вашу систему.

Если в вашем проекте указаны три разных номинала конденсаторов, возможно, вы следуете устаревшим рекомендациям по проектированию, которые применялись более 20 лет. Вероятно, пришло время пересмотреть это руководство по проектированию для вашего следующего проекта и провести собственный анализ. «Сравнение методов проектирования сети распределения электроэнергии: выбор шунтирующего конденсатора на основе характеристик во временной и частотной областях», DesignCon, 2006 г.

Сэндлер С. М., «Энергоцелостность», Макгроу Хилл, 2014 г.

Л. Смит и Э. Богатин, «Принципы целостности энергоснабжения и проектирование PDN», Прентис Холл, 2018 г.


Статья была опубликована в SIJ Январь 2020 г. Печатный выпуск, техническая обложка Особенность: стр. 10.

 

Простой метод измерения ESR конденсатора

Конденсаторы классифицируются в соответствии с типом их диэлектрика. Электролитические конденсаторы популярны в силовых электронных схемах из-за их высокой объемной эффективности и отличного соотношения цены и качества. [1] К сожалению, их характеристики меняются в зависимости от рабочей частоты, тогда как импеданс идеального конденсатора уменьшается с частотой. Но в реальном мире этого не видно в лаборатории. Увеличение частоты до определенной точки приводит к ожидаемому снижению импеданса, но увеличение частоты приводит к увеличению импеданса, т. е. действует как резонансный контур. Чтобы смоделировать поведение реального конденсатора, необходимо добавить в модель конденсатора дополнительные элементы. ESR на самом деле представляет собой сопротивление, которое конденсатор показывает на границе между поведением, подобным конденсатору, и поведением, подобным индуктору, то есть сопротивлением на резонансной частоте.

При моделировании динамического поведения силовых преобразователей ESR является важным значением, поскольку оно позволяет прогнозировать пульсации на выходе преобразователя, а также прогнозировать срок службы конденсатора. [2] Мощность, рассеиваемая в ESR, вызывает повышение температуры конденсатора и уменьшение его емкости и срока службы.

В [3] предложен простой и прямой метод измерения ESR, в котором ESR определяется непосредственно отношением напряжения пульсаций конденсатора к току пульсаций. Но реализация довольно дорогая и хлопотная. Чтобы определить ESR, используя только измерения напряжения, Chen et al. [4] предположил, что при некоторых конкретных условиях ток пульсаций дросселя можно считать постоянным, и, следовательно, выходное напряжение пульсаций определяет ESR. Однако предлагаемый метод ограничен и его точность невелика.

Лабораторный метод, который можно использовать для определения собственного значения ESR электролитических конденсаторов, был предложен в [5] . Однако способ дорог в реализации.

Здесь мы представляем простой метод измерения для определения ESR конденсатора.

Предлагаемый метод:

Предположим, модель , показанная на рис. 1 , для испытуемого конденсатора (CUT):

1. Модель испытуемого конденсатора.

 

В этой модели индуктивность выводов не учитывается. Предположим, что CUT подключен к генератору синусоидальных колебаний с частотой Fg и внутренним сопротивлением rg, как показано на рис. 2 :

2. CUT подключен к генератору синусоидальных колебаний.

 

Передаточная функция этой схемы:

Уравнение 1 показывает высокочастотный характер этой схемы. Таким образом, мы можем аппроксимировать передаточную функцию следующим образом:

Уравнение 2 является основой для нашего измерения ESR конденсатора. Когда входная частота достаточно высока, мы можем упростить соотношение вход-выход с помощью алгебраического уравнения 2. Для высоких частот схема действует как аттенюатор с коэффициентом затухания:

Измерение коэффициента затухания цепи и внутреннего сопротивления генератора приводит к r c , ESR конденсатора:

Вместо использования синусоидального возбуждения мы можем использовать прямоугольную волну. Это позволяет нам использовать ряд Фурье для записи уравнения с уровнями +Vm и -Vm и периодом T:

Где:

Прямоугольная волна состоит из нечетных гармоник. Когда основная гармоника достаточно высока, конденсатор ведет себя как короткое замыкание, а выходное напряжение является примерно ослабленной версией входного напряжения в установившемся режиме. Затухание в цепи в установившемся режиме напрямую связано с эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора, r C , который можно получить путем измерения коэффициента ослабления цепи и с использованием уравнения 3.

Результаты моделирования:

Диаграмма Simulink показана в . Рис. схемы в Simulink.

 

В качестве возбуждения используется прямоугольная волна с амплитудой +1 и -1 вольт. Выходное сопротивление генератора сигналов принято 50 Ом, емкость конденсатора 30 мкФ при ESR 0,8 Ом. Установившаяся форма выходного сигнала показана на Рис. 4 :

4. Установившийся выход схемы.

 

Расчетный коэффициент затухания цепи:

, а ESR CUT рассчитывается как:

 

Лабораторные результаты:

Выходной сигнал генератора возбуждения с номинальным сопротивлением 50 Ом. Выходное сопротивление 47,1 Ом измеряется с помощью простого делителя напряжения. Пиковое напряжение установившегося выходного напряжения измеряется с помощью цифрового осциллографа. На рис. 5 показан пример вывода s.

5. Образец кривой выходного напряжения.

 

Расчетные значения ESR

 

Этот простой метод измерения дает точные результаты и позволяет создать более точную модель силового преобразователя.

 

Ссылки

1. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: Экспериментальная методика оценки собственных значений ESR и реактивного сопротивления алюминиевых электролитических конденсаторов . проц. Конференция по приборостроению и измерительным технологиям, IMTC 2006, апрель 2006 г., стр. 1820–1825.

2. Санкаран В.А., Рис Ф.Л., Авант К.С.: Испытание и прогноз срока службы электролитических конденсаторов . проц. 32-е ежегодное собрание IEEE Industry Applications Society, октябрь 1997 г., том. 2, стр. 1058–1065

3. Venet P., Perisse F. , El-Husseini M.H., Rojat G.: Реализация схемы интеллектуального электролитического конденсатора , IEEE Ind. Appl. Маг., 2002, 8, (1), с. 16–20

4. Chen Y.-M., Chou M.-W., Wu H.-C.: Прогнозирование выхода из строя электролитического конденсатора LC-фильтра для импульсных преобразователей мощности . проц. 40-е ежегодное собрание IEEE Industry Applications Society, октябрь 2005 г., том. 2, стр. 1464–1469.

5. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: Измеритель ESR для высоких частот . проц. Междунар. конф. по силовой электронике и системам привода, PEDS, 2005, стр. 1628–163

6. Д.В. Харт, « Силовая электроника », Mc Graw Hill, 2010.

7. Н. Мохан, Т. M. Undeland, W.P. Robbins , « Power Electronics: Converters, Applications and Design», John Wiley and Sons, 2002.

» Springer, 2001.

9. А.М.Р. Амарал, AJM Cardoso: « Измеритель ESR для высоких частот ». проц. Междунар. конф. по силовой электронике и приводным системам, PEDS, 2005, стр.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.