Как проверить конденсатор

Старый и новый способ проверки любых конденсаторов на работоспособность. 

Раньше, когда у мастера или радиолюбителя из измерительных приборов был только обычный мультиметр типа DT830B, то конденсаторы проверялись мультиметром. Причём проверить можно было только электролитические (полярные) конденсаторы большой емкости и то весьма условно.

Проверка электролитических (полярных) конденсаторов мультиметром. Старый способ.

В настоящее время этот способ проверки конденсаторов является устаревшим. На мультиметре, в режиме измерения сопротивления выставляем значение на переключателе 2 МОм и касаемся щупами выводов конденсатора. Руками можно прикасаться только к одному выводу конденсатора с щупом, чтобы мультиметр не измерил сопротивление рук. После того как приложили щупы к выводам конденсатора, мультиметр начнет измерять сопротивление конденсатора, которое будет увеличиваться по мере заряда конденсатора от напряжения на щупах мультиметра. В какой-то момент на мультиметре появиться «1», что означает выход за пределы измеряемого диапазона мультиметра. И вот по скорости нарастания или полностью отсутствия сопротивления на мультиметре

В этом видео смотрите пример проверки конденсатора мультиметром:

Если с электролитическими конденсаторами более менее можно определиться с работоспособностью, то конденсаторы постоянной емкости проверить с помощью обычного мультиметра нельзя. Можно конечно купить многофункциональный мультиметр с функцией проверки конденсаторов, но и он проверит только конденсаторы средней емкости, начиная от нескольких нанофарад. Конденсаторы малой емкости он не измеряет, следовательно их нельзя проверить таким мультиметром.

Как правильно проверить конденсатор

Для наиболее точной проверки любых конденсаторов на работоспособность и соответствия заявленных емкостей, я рекомендую купить недорогой ESR-метр из Китая.

На фото: внешний вид ESR метра из Китая

Неважно, какой у вас конденсатор электролитический или постоянный, ESR-метр проверит оба типа. Кроме того этот прибор в отличии от многофункционального мультиметра с опцией измерения емкости, измеряет ещё два параметра у электролитического конденсатора, это ESR или эквивалентное последовательное сопротивление и Vloss — это потеря напряжения или добротность в процентах.

Проверка конденсаторов с помощью ESR тестера

Для проверки конденсатора, его необходимо вставить в специальную панельку – коннектор радиодеталей. Можно сделать щупы с крокодилами для зажима ножек радиодеталей, чтобы не вставлять в эту зажимную панель, так как это не всегда удобно. После чего нажать на кнопку «TEST» и подождать пока тестер произведет измерение. Если проверяется обычный, неполярный конденсатор, то тестер нам просто покажет емкость, которая должна соответствовать номиналу, смотри фото.

На фото: проверка обычного конденсатора с помощью ESR метра

Электролитический исправный или «плохой» конденсатор должен показать три параметра: это емкость, ESR и Vloss.
По заранее известной таблице ESR исправных конденсаторов, делаем вывод о работоспособности проверяемого конденсатора.

Измеренные значения должны быть не больше указанных в таблице. 

На фото: исправный электролитический конденсатор 1000 мкФ х 16В

На фото выше значение ESR составляет 0.22 Ома минус сопротивление переходников 0.13 Ом = 0.09, то есть ESR по таблице для проверяемого конденсатора в норме.

Бывает так, что проверяемый конденсатор ничего не показывает по ESR метру, это означает или обрыв или полную потерю емкости конденсатора. То есть конденсатор просто «высох». Естественно такой конденсатор считается неисправным.

Далее в видео обзор ESR метра, проверка конденсаторов и других радиодеталей.

Купить ESR метр можно по этой ссылке

Добавить комментарий

Таблица ESR. Ориентировочные и реальные значения ESR конденсаторов.

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).

В качестве образцов для измерения ESR (

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, 85⁰C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 105⁰C) 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.

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).

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

200 электролитических конденсаторов 15-ти разных типов

Сама коробочка продается в этом магазине -http://www.banggood.com/10-15-24-36-Value-Electronic-Components-Storage-Assortment-Box-p-908310.html — стоит 2.2$ Так что наш восточный сосед насыпал нам кучку конденсаторов на 3$. Очень неплохая цена для 200 конденсаторов. В конце концов содержимое можно отдать (выкинуть, разобрать в познавательных целях, бусы сплести и т.д.) — а в коробочку в 15 ячеек что-то положить.

Дошло все за 2 недели внезапно.

Фото упаковки (в пленке была)

Размеры:


Есть вешалка на гвоздь 🙂

В коробке находятся 200 электролитических конденсатора таких номиналов:

От транспортировки конденсаторы в коробочке почти не перемешались. Чтобы не путаться, я подписал номиналы (почему продавец так не делает сам — не понятно)

Измерения конденсаторов проводил популярным тут тестером (версия в коробочке)

Прибор измеряет емкость, ESR, Vloss. С емкостью более менее все понятно.
Описание Vloss стырил отсюда — http://go-radio.ru/universalniy-tester-radiokomponentov.html:

… он косвенно указывает на уровень утечки конденсатора. Как известно, реальный конденсатор имеет сопротивление диэлектрика между обкладками. Благодаря этому сопротивлению конденсатор медленно разряжается из-за, так называемого, тока утечки.

Так вот, при заряде конденсатора коротким импульсом тока напряжение на его обкладках достигает определённого уровня. Но, как только заряд конденсатора прекращается, напряжение на заряженном конденсаторе падает на очень небольшую величину. Разность между максимальным напряжением на конденсаторе и тем, что наблюдается после завершения заряда и выражают как Vloss. Чтобы было удобней, Vloss выражают в процентах.

Про ESR (ЭПС) — Equivalent series resistance(эквивалентное последовательное сопротивление) — тут можно почитать про параметр и способ измерения — http://go-radio.ru/esr-kondensatora.html.

Определяют по таблице:

Для маленьких емкостей до 5 Ом. Если сильно больше номинала таблицы — то такой кондер лучше выкинуть.

Пациент №1
0.1мкФ; 50В; 4х7 мм; 15 штук; Фирма NCK

ESR должен быть 5. Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях.

Пациент №2
0.22 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR должен быть 5. Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях.

Пациент №3
0.47 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR должен быть 5.Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях.

Пациент №4
1 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 4.5. Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №5
2.2 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х10 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 4.5 Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №6
3.3 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х10 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 4.7 Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №7
4.7 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 3.0 Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №8
10 мкФ; 25 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang


ESR по таблице должен быть 5.3 Тут все ок с ESR

Пациент №9
22 мкФ; 25 В; 15 штук; 5х10 мм; фирма Chang

Что-то судя по таблице пичально тут с ESR

Пациент №10
22 мкФ; 16 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 3.6 Тут с ESR все ок

Пациент №11
47 мкФ; 16 В; 10 штук; 5х10 мм; фирма Jackcon

По таблице ESR должен быть около 1. Сами все видите.

Пациент №12
47 мкФ; 25 В; 10 штук; 5х10 мм; фирма Chang

По таблице ESR должен быть 0.9. Все ок.

Пациент №13
100 мкФ; 25 В; 10 штук; 6х11 мм; фирма NJYTYB


По таблице ESR должен быть 0.3. Сами видите.

Пациент №14
100 мкФ; 16 В; 10 штук; 6х11 мм; фирма хз


По таблице ESR должен быть 0.7. Сами видите — более менее все ок.

Пациент №15
220 мкФ; 10 В; 10 штук; 5х12 мм; фирма Chang

По таблице ESR должен быть 0.6. Сами видите — более менее все ок.

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

ОБЗОР КИТАЙСКОГО ТЕСТЕРА РАДИОДЕТАЛЕЙ

Во время ремонта различной бытовой аппаратуры приходилось сталкиваться с неисправностями, связанными с изменением параметров электролитических конденсаторов. Простым мультиметром или стрелочным прибором можно выявить лишь оборванные или замкнутые накоротко конденсаторы. Приставка к мультиметру, которую также собирал, определяет только их ESR. Поэтому заказал в Китае тестер полупроводников+LC+ESR метр. Хотя при хороших знаниях можно собрать похожий прибор самому.

Порадовали весьма скромные размеры устройства 72*62,5 мм. Высота обуславливается высотой «Кроны» — 17,5 мм. При включении на индикаторе отображается информация о состоянии батареи питания и отсутствии радиокомпонента в колодке. Далее многие фото в высоком разрешении — можете кликнуть на них, чтоб рассмотреть детали получше.

Надо сказать, что прибор весьма требователен к питанию и кушает его не мало. Мой экземпляр при напряжении в районе 7,5 вольт ненадолго уходил в себя и отказывался производить измерения. Заменив крону сразу почувствовал разницу между радиолюбительством до и после)). В дальнейшем планирую избавиться от кроны вовсе. Хочу соорудить узел питания на основе повышающего преобразователя, литиевого аккумулятора и контроллера его зарядки. Экран имеет разрешение 128*64. Устройство позволяет проводить измерение как выводных радиокомпонентов так и SMD, для чего между колодкой для выводных деталей и кнопкой имеется специальная площадка. Построен тестер на основе микроконтроллера Mega 328.

Время тестирования радиокомпонентов в районе 2 секунд, лишь для емкостей большОго номинала – до одной минуты. Собственно прибора была связана со случаями изменения параметров электролитических конденсаторов в результате чего схемы, где они были установлены вели себя неадекватно. В случае установки в колодку тестера электролитического конденсатора прибор одновременно измеряется его емкость и реактивное сопротивление конденсаторов – ESR, а так же Vloss – напряжение утечки (в процентах). Полученные результаты сравниваются с табличными.

Таблица ЭПС конденсаторов

При превышении результатов измерения больше чем на 10% от табличного, электролитический конденсатор отправляю в ведро.

Конденсатор 330*25 вольт

Конденсатор 10 мкф*50 вольт

Конденсатор 33 мкф*50 вольт

Конденсатор 47 мкф*160 вольт. Стоял в «холодной» части блока питания телевизора и грелся. Отправляется в ведро

Конденсатор 220 мкф*35 вольт так же отправляется на помойку

Для неполярных – значение ESR всегда будет более 10 Ом. Диапазон измерения конденсаторов от 25 пф до 100000 мкф с шагом 1 пф.

Конденсатор 0,1 мкф

Конденсатор 3900 из энергосберегающей лампы неожиданно выдал 991 пикофарад. После его замены лампа возобновила работу

Конденсатор 68 нанофарад

Металлобумажный конденсатор МБМ 0,1 мкф совершенно не использовавшийся, но за годы хранения с далеко ушедшими параметрами(((.

Значение Vloss (напряжение утечки сразу после прекращения заряда конденсатора) в несколько процентов свидетельствует о неисправности конденсатора. Для себя определил уровень годности электролитического конденсатора по параметру напряжения утечки в 3%.

Перед тестированием все конденсаторы в обязательном порядке разряжал – в противном случае велика вероятность выхода тестера из строя.

Сопротивления измеряются в диапазоне от 0,5 Ома до 50 МОм с шагом 0,1 Ома. Катушки индуктивности тестируются в диапазоне 0,01 мН – 20Н, с отображением их сопротивления.

Резистор 1,3 кОм

Резистор 200 кОм

Очень полезной функцией является определение типа проводимости транзисторов (NPN – PNP, MOSFET) и цоколевки выводов, что позволяет не искать даташит для определения назначения выводов транзистора. В чем польза функции? Иногда один и тот же транзистор, например MJE13001-13005, от разных производителей встречаются с разным расположением Базы и Эмиттера. У биполярных транзисторов измеряется коэффициент усиления hFE  и напряжение смещения Б-Э Uf. 

КТ805БМ

MJE13001

Вот так тестер определил составной транзистор MJE13003 с шунтирующим диодом во время ремонта энергосберегающей лампы.

Пробитый транзистор строчной развертки D2499

Для диодов указывается падение напряжения на p-n переходе в открытом состоянии Uf и его ёмкость C.

Выпрямительный диод 1N4007

Импульсный диод FR102

Для светодиодов тестер показывает ёмкость перехода и минимальное напряжение, при котором светодиод открывается. При этом светодиод начинает мерцать.

Проверка сдвоенных диодов определяет падение напряжения на каждом диоде.

Маломощные тиристоры определяются без значений параметров. 

тиристор MAC97

Вывод и впечатления от прибора

К небольшим минусам прибора должен отнести:

• проверка стабилитронов с напряжением стабилизации только до 4,5 В;
• не защищенный шлейф ЖК индикатора (корпус мастерить обязательно).

Несмотря на имеющиеся минусы, плюсов у прибора гораздо больше и не одному радиолюбителю, а так же профессионально занятому в сфере электроники человеку, прибор способен значительно облегчить жизнь. Специально для Элво.ру — Кондратьев Николай, Г. Донецк.

Потеря напряжения после импульса зарядки, Vloss

Resistor value / Ohm

Рис. 5.45. Погрешность измерения сопротивления методом ESR

Для конденсаторов большой ёмкости, была проанализирована потеря напряжения на конденсаторе после того, как он был заряжен. Достигнутое напряжение заряда на электролитических конденсаторах терялось после короткого периода. Эта потеря напряжения могла быть вызвана параллельно подключенным резистором. Но я принимаю, что эта потеря напряжения электролитических конденсаторов вызвана внутренним рассеиванием заряда непосредственно после импульса зарядки. Заряжая конденсаторы через резистор 470 , как это сделано для небольших ёмкостей, это рассеивание проявляется сразу после выключения тока. Но в этом случае никакая потеря напряжения не была обнаружена. Но если Вы заряжаете тот же самый конденсатор с более низкой ёмкостью коротким импульсом тока, то также обнаружите потерю напряжения на конденсаторе. Тот же самый эффект, с более низкой потерей, может также быть замечен для керамических конденсаторов. Я заметил, что конденсаторы с потерей напряжения более, чем на несколько %, весьма вероятно, имеют низке качестве. Особенно заметна относительная потеря напряжения у более старых бумажных конденсаторов, у которых замечены проблемы и при других измерениях. Некоторые примеры измерений показаны в таблице.

В этой таблице Вы видите, что ёмкость всех фольговых конденсаторов может быть измерена всеми приборами с хорошей точностью. Значение ёмкости и добротности (Q) PeakTech LCRметра являются минимальными и максимальными значениями измерений в частотном диапазоне от 100 до 100 . Во всех примерах в таблице потеря напряжения Vloss, замеренная Тестером, велика, если конденсаторы низкокачественные. Только в этих случаях различие результатов измерения ёмкости также большие. Тестер может определить потерю напряжения, если измеренное значение ёмкости больше 5000 .

5.3.8Отдельное измерение ёмкости и ESR

Отдельное измерение ёмкости с последующей оценкой ESR можно выбрать из диалогового меню дополнительных функций только для ATmega с достаточным объемом памяти. Этот тип измерения предназначен для тестирования конденсаторов без демонтажа. Пожалуйста, убедитесь, что все конденсаторы на плате разряжены, прежде чем начать измерение! Испытание установленных в плату копонентов производится низким, насколько это возможно, напряжением, лишь немного больше 300 . Кроме того, измерение производится с использованием только резистора 680 для уменьшения влияния связанных компонентов печатной платы. Для определения конденсаторов малых ёмкостей, измерение начинается с коротких импульсов зарядки 200 . Если заряд конденсатора короткими импульсами не достигнет 300 за 2 , то последующий заряд осуществляется импульсами 2 . Когда ёмкость измеряемого конденсатора большая, напряжение заряда импульсами 2 увеличивается медленно, то, в этом случае, ширина импульса(ов) заряда увеличится до 20 . Если напряжение на измеряемом конденсаторе приближается к 300 , снова используются короткие импульсы заряда. Общее время импульсов суммируется после достижения напряжения заряда больше 300 , ёмкость вычисляется по времени и уровню заряда конденсатора. С помощью этого метода возможно измерение ёмкости чуть ниже от 2 . Верхний предел измеряемой ёмкости ограничен временем заряда 2, 5 , примерно 50 . После успешного измерения ёмкости, измеряется ESR конденсатора по описанному в разделе 5.3.6 методу. Результат кратковременно отображается на дисплее, а затем сразу же начинается следующее измерение. Измерения останавливаются после серии из 250

измерений или по нажатию кнопки TEST, после чего программа возвращается в диалоговое меню дополнительных функций.

5.3.9Результаты измерения ёмкости конденсаторов

Результаты моих измерений ёмкости для трех микроконтроллеров ATmega8 показаны на рисунке 5.46. Некоторые значения оригинального программного обеспечения показаны с поправочным коэффициентом 0,88 (-12%). Другие результаты измерения различных версий ATmega8 показаны на рисунках 5.47a и 5.47b. Результаты измерения тех же самых конденсаторов для ATmega168 показаны на рисунке 5.48. Основой для вычисления погрешности являются результаты измерения немаркированных элементов LCR метром PeakTech 2170. Часть относительно большой разницы измерений вызвана слишком высокой частотой измерения LCR-метра для больших электролитических конденсаторов. С другой стороны плохое качество электролитических конденсаторов может дать другой процент.

Capacity value / F

Рис. 5.46. Погрешность измерения ёмкости в % с ATmega8

Capacity value / F

(a) ATmega8A

Capacity value / F

(b) ATmega8L

Capacity value / F

Рис. 5.48. Погрешность измерения ёмкости в % с ATmega168

Рисунок 5.49 иллюстрирует, как сложно выбрать правильный алгоритм для измерения ёмкости. Все результаты измерения сравниваются с лучшими оценочными значениями ёмкости. Отклонение, «Мультиметр» показывает отличие от результатов мультиметра PeakTech 3315. Следующее отклонение, «LCR» показывает различие результатов PeakTech 2170 LCR-метра, который выбран из-за лучшего приближения по частоте измерения. Для сравнения этих результатов с результатами Тестера на ATmega168 показано отклонение «ATmega168as». Я уверен, что эти погрешности не являются реальными ошибками измерения конкретного оборудования, потому что лучшее оценочное значение также не соответствует реальному значению ёмкости конденсаторов.

Capacity value / F

Рис. 5.49. Сравнение результатов измерений ёмкости мультиметром, LCR-метром и Тестером на ATmega168

В этом случае результаты LCR-метра взяты в качестве базы для сравнения. Те же самые результаты для трех различных микроконтроллеров ATmega168 показаны на рисунке 5.50a, микроконтроллеров ATmega168A показаны на рисунке 5.50b, для микроконтроллеров ATmega168PA — на рисунке 5.51. Результаты трех ATmega328 дополнительно показаны на рисунке 5.52a, а трех ATmega328P — на рисунке 5.52b. В них учтена только нулевая ёмкость измерения 39 , все другие средства, чтобы скорректировать результаты не используются. В эту нулевую ёмкость включена также ёмкость 2 − 3 , которую дает кабель с зажимами длиной 12 см. Разводка платы также может дать, отличное от нулевого, значение ёмкости, я зафиксировал эту нулевую ёмкость для платы «DG2BRS V 5.2.1».

Рис. 5.50. Погрешность измерения ёмкости, не откалиброван

Capacity value / F

Рис. 5.52. Погрешность измерения ёмкости, не откалиброван

Чтобы получить лучшую точность, Вы должны приспособить программное обеспечение к индивидуальной особенности Вашего образца ATmega. Для этого Вы можете установить напряжение коррекции REF_C_KORR для компаратора, который будет использоваться для измерения небольших ёмкостей. Коррекция в 1 уменьшает результаты измерения на o 0.11 % . Для больших ёмкостей Вы можете определить значение C_H_KORR, показывающее, насколько превышены измеренные величины ёмкости. Поскольку конденсаторы большой ёмкости в большинстве электролитические конденсаторы с худшим качеством, измерение их ёмкости осложнено. Это также дополнительно усложняет дифференцирование отличий от реальных значений ёмкости.

Я заметил, особенно с микроконтроллерами ATmega168, аномалию результатов измерения малых ёмкостей, которая зависит от скорости нарастания напряжения во время зарядки конденсатора. Рисунок 5.53 показывает погрешность измерения ёмкости, когда учитывают только нулевое значение (168-3-A), с поправочным коэффициентом для малых ёмкостей

Таблица типовых значений эпс esr электролитических конденсаторов. Вывод и впечатления от прибора. Какое напряжение использовать для проверки

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 помощьютестера LCR T4. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.

Также возможно использование внутреннего сопротивления аккумуляторов и других источников. При измерении внутреннего сопротивления необходимо учитывать, что он измеряется сигналом 100 кГц и током в мА. Вся мельница питается от батареи 9 В, выход составляет около 12 мА. Все резисторы должны быть толерантными. Для питания подключите лабораторный источник питания с пределом тока около 20 мА и напряжением 8 В вместо батареи, фактическое потребление должно составлять приблизительно 12 мА.

Значения больших пульсаций не исключаются при малых габаритах

Хотя защитник имеет защиту от разрушения при подключении к заряженному конденсатору, нецелесообразно полагаться на него. Диапазон включает в себя электролитические, полимерные алюминиевые конденсаторы и, что не менее важно, суперконденсаторы. Он охватывает диапазон мощности от 56 мкФ до 390 мкФ.

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).

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1 ) использовались новые конденсаторы разных производителей. Преимущественно это конденсаторы Jamicon (более половины), а также ELZET и SAMWHA. Стоит отметить, что при проверке конденсаторы Jamicon показали более низкое значение ESR по сравнению с другими.

Исходя из этого, они смогут предложить вам конденсатор в соответствии с вашими идеями. Здесь вы также можете направлять все свои запросы, включая количественные скидки или консультации по нетипичным решениям. Вы можете загрузить базовую документацию для всех вышеперечисленных серий, доступных на момент публикации статьи.

Все чаще в современных технологиях с использованием импульсных цепей аппаратный отказ увеличился из-за низкого качества конденсаторов. Это то, что описание компьютерных костров уже было описано в прошлом, но это фатальный результат отказа. Если бункеры крепятся, а электролит не так болен, тогда материнская плата компьютера не будет работать, а внешний осмотр не даст результатов. Кроме того, это часто случается. Иногда при ремонте эти биты заменяются, все здорово, а устройство нестабильно или плохо функционирует.

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 этой цели используется измеритель переменного тока. Как и в стандарте, используется частота 100 кГц. Интернет полон различных схем. Однако этот гаджет будет служить иллюстрацией. Вторичная обмотка преобразователя подключается к индикатору через детектор.

Испытательные конденсаторы подключаются к первичной обмотке и шунтируют ее. Если сопротивление костра высокое, этот ленточный лент не работает. Если бонбон хорош, он стреляет в источник, и во вторичном нет напряжения. Первая строка: Калибровка устройства бесконечна и равна нулю.

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.

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).

Во время ремонта различной бытовой аппаратуры приходилось сталкиваться с неисправностями, связанными с изменением параметров электролитических конденсаторов. Простым мультиметром или стрелочным прибором можно выявить лишь оборванные или замкнутые накоротко конденсаторы. Приставка к мультиметру, которую также собирал, определяет только . Поэтому заказал в Китае тестер полупроводников+LC+ESR метр. Хотя при хороших знаниях можно .

Порадовали весьма скромные размеры устройства 72*62,5 мм. Высота обуславливается высотой «Кроны» — 17,5 мм. При включении на индикаторе отображается информация о состоянии батареи питания и отсутствии радиокомпонента в колодке. Далее многие фото в высоком разрешении — можете кликнуть на них, чтоб рассмотреть детали получше.

Надо сказать, что прибор весьма требователен к питанию и кушает его не мало. Мой экземпляр при напряжении в районе 7,5 вольт ненадолго уходил в себя и отказывался производить измерения. Заменив крону сразу почувствовал разницу между радиолюбительством до и после)). В дальнейшем планирую избавиться от кроны вовсе. Хочу соорудить узел питания на основе повышающего преобразователя, литиевого аккумулятора и контроллера его зарядки. Экран имеет разрешение 128*64. Устройство позволяет проводить измерение как выводных радиокомпонентов так и SMD, для чего между колодкой для выводных деталей и кнопкой имеется специальная площадка. Построен тестер на основе микроконтроллера Mega 328.

Время тестирования радиокомпонентов в районе 2 секунд, лишь для емкостей большОго номинала — до одной минуты. Собственно прибора была связана со случаями изменения параметров электролитических конденсаторов в результате чего схемы, где они были установлены вели себя неадекватно. В случае установки в колодку тестера электролитического конденсатора прибор одновременно измеряется его емкость и реактивное сопротивление конденсаторов — ESR, а так же Vloss — напряжение утечки (в процентах). Полученные результаты сравниваются с табличными.

Таблица ЭПС конденсаторов

При превышении результатов измерения больше чем на 10% от табличного, электролитический конденсатор отправляю в ведро.

Конденсатор 330*25 вольт

Конденсатор 10 мкф*50 вольт

Конденсатор 33 мкф*50 вольт

Конденсатор 47 мкф*160 вольт. Стоял в «холодной» части блока питания телевизора и грелся. Отправляется в ведро

Конденсатор 220 мкф*35 вольт так же отправляется на помойку

Для неполярных — значение ESR всегда будет более 10 Ом. Диапазон измерения конденсаторов от 25 пф до 100000 мкф с шагом 1 пф.

Конденсатор 0,1 мкф

Конденсатор 3900 из энергосберегающей лампы неожиданно выдал 991 пикофарад. После его замены лампа возобновила работу

Конденсатор 68 нанофарад

Металлобумажный конденсатор МБМ 0,1 мкф совершенно не использовавшийся, но за годы хранения с далеко ушедшими параметрами(((.

Значение Vloss (напряжение утечки сразу после прекращения заряда конденсатора) в несколько процентов свидетельствует о неисправности конденсатора. Для себя определил уровень годности электролитического конденсатора по параметру напряжения утечки в 3%.

Перед тестированием все конденсаторы в обязательном порядке разряжал — в противном случае велика вероятность выхода тестера из строя.

Сопротивления измеряются в диапазоне от 0,5 Ома до 50 МОм с шагом 0,1 Ома. Катушки индуктивности тестируются в диапазоне 0,01 мН — 20Н, с отображением их сопротивления.

Резистор 1,3 кОм

Резистор 200 кОм

Очень полезной функцией является определение типа проводимости транзисторов (NPN — PNP, MOSFET) и цоколевки выводов, что позволяет не искать даташит для определения назначения выводов транзистора. В чем польза функции? Иногда один и тот же транзистор, например MJE13001-13005, от разных производителей встречаются с разным расположением Базы и Эмиттера. У биполярных транзисторов измеряется коэффициент усиления hFE и напряжение смещения Б-Э Uf.

КТ805БМ

MJE13001

Вот так тестер определил составной транзистор MJE13003 с шунтирующим диодом во время ремонта энергосберегающей лампы.

Пробитый транзистор строчной развертки D2499

Для диодов указывается падение напряжения на p-n переходе в открытом состоянии Uf и его ёмкость C.

Выпрямительный диод 1N4007

Импульсный диод FR102

Для светодиодов тестер показывает ёмкость перехода и минимальное напряжение, при котором светодиод открывается. При этом светодиод начинает мерцать.

Проверка сдвоенных диодов определяет падение напряжения на каждом диоде.

Маломощные тиристоры определяются без значений параметров.

тиристор MAC97

Вывод и впечатления от прибора

К небольшим минусам прибора должен отнести:

• проверка стабилитронов с напряжением стабилизации только до 4,5 В;
• не защищенный шлейф ЖК индикатора (корпус мастерить обязательно).

Несмотря на имеющиеся минусы, плюсов у прибора гораздо больше и не одному радиолюбителю, а так же профессионально занятому в сфере электроники человеку, прибор способен значительно облегчить жизнь. Специально для — Кондратьев Николай, Г. Донецк.

Что такое esr конденсатора. Измерение эпс (esr) конденсаторов. Калибровка ESR измерителя

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 R s , 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 (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.

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.

Максимально допустимые значения ESR электролитических конденсаторов приведены в таблицах ниже.

2. ESR новых электролитических конденсаторов

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №2 ) использовались новые конденсаторы разных производителей.

3. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером

Как видно, некоторые ячейки таблицы №3 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Еще одна старенькая, но более полная табличка:

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.

Сама коробочка продается в этом магазине — — стоит 2.2$ Так что наш восточный сосед насыпал нам кучку конденсаторов на 3$. Очень неплохая цена для 200 конденсаторов. В конце концов содержимое можно отдать (выкинуть, разобрать в познавательных целях, бусы сплести и т.д.) — а в коробочку в 15 ячеек что-то положить.

Дошло все за 2 недели внезапно.

Фото упаковки (в пленке была)

Размеры:

Есть вешалка на гвоздь:-)

В коробке находятся 200 электролитических конденсатора таких номиналов:

От транспортировки конденсаторы в коробочке почти не перемешались. Чтобы не путаться, я подписал номиналы (почему продавец так не делает сам — не понятно)

Измерения конденсаторов проводил популярным тут тестером (версия в коробочке)

Прибор измеряет емкость, ESR, Vloss. С емкостью более менее все понятно.
Описание Vloss стырил отсюда — :

… он косвенно указывает на уровень утечки конденсатора. Как известно, реальный конденсатор имеет сопротивление диэлектрика между обкладками. Благодаря этому сопротивлению конденсатор медленно разряжается из-за, так называемого, тока утечки.

Так вот, при заряде конденсатора коротким импульсом тока напряжение на его обкладках достигает определённого уровня. Но, как только заряд конденсатора прекращается, напряжение на заряженном конденсаторе падает на очень небольшую величину. Разность между максимальным напряжением на конденсаторе и тем, что наблюдается после завершения заряда и выражают как Vloss. Чтобы было удобней, Vloss выражают в процентах.

Про ESR (ЭПС) — Equivalent series resistance(эквивалентное последовательное сопротивление) — тут можно почитать про параметр и способ измерения — .

Определяют по таблице:

Для маленьких емкостей до 5 Ом. Если сильно больше номинала таблицы — то такой кондер лучше выкинуть.

Пациент №1
0.1мкФ; 50В; 4х7 мм; 15 штук; Фирма NCK

Пациент №2
0.22 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR должен быть 5. Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях.

Пациент №3
0.47 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR должен быть 5.Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях.

Пациент №4
1 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 4.5. Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №5
2.2 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х10 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 4.5 Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №6
3.3 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х10 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 4.7 Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №7
4.7 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 3.0 Тут скорее всего прибор не умеет мерить нормально на маленьких емкостях

Пациент №8
10 мкФ; 25 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang


ESR по таблице должен быть 5.3 Тут все ок с ESR

Пациент №9
22 мкФ; 25 В; 15 штук; 5х10 мм; фирма Chang

Что-то судя по таблице пичально тут с ESR

Пациент №10
22 мкФ; 16 В; 15 штук; 5х11 мм; фирма Chang

ESR по таблице должен быть 3.6 Тут с ESR все ок

Пациент №11
47 мкФ; 16 В; 10 штук; 5х10 мм; фирма Jackcon

По таблице ESR должен быть около 1. Сами все видите.

Пациент №12
47 мкФ; 25 В; 10 штук; 5х10 мм; фирма Chang

По таблице ES

Привет друзья. Сегодня расскажу о приборе, который очень сильно помогает мне в ремонте, экономит деньги и время. Это ESR метер китайского происхождения Mega328 . Купил его на алиекспресс у этого продавца . Какие именно достоинства этого прибора?

Во первых, им очень удобно проверять электролитические конденсаторы. Для этой цели я его и покупал. У каждого конденсатора есть два параметра, которые отвечают за его работу. Первый параметр это емкость . Это те самые микрофарады которые и обозначается на корпусе конденсатора. Емкость легко измерять любым мультиметром который поддерживает эту функцию.

Сначала я думал, что это единственный параметр который мне нужно знать в конденсаторе, чтобы определить его исправность, но не тут то было. Ремонтируя один монитор, я никак не мог довести до ума источник питания. Блок выдавал заниженные напряжения, как ни крути. Проверяя конденсаторы, я мерил их емкость, которая была в пределах нормы. В один момент, плюнув на все это дело, я выпаял все конденсаторы, и заменил их на новые, после чего монитор запустился. Моему удивлению не было предела. Я решил найти причину, и поочередно начал впаивать старые конденсаторы, пока не нашел один 470 мкф на 50в, впаивая который, монитор переставал работать. Тестер показывал что конденсатор исправен, но на практике оказалось, что это не так. После этого я начал изучать все о конденсаторах, и открыл для себя такой параметр как ESR .

ESR — Equivalent Series Resistance – параметр конденсатора, который показывает активные потери в цепи переменного тока. Это можно представить как подключенный последовательно конденсатору резистор. Чем меньше ом потери тока, тем лучшего качества конденсатор. Скажу сразу, параметр ESR очень актуален для электролитических конденсаторов емкостью свыше 4,7 мкф. У нового электролитического конденсатора 1мкф ESR может быть и 5 Ом. Для конденсаторов меньшего номинала это не столь важно, по крайней мере в моей практике это так.

Теперь по сути. У электролитического конденсатора емкостью больше 4,7 мкф ESR должен быть меньше 1 Ом . Если этот параметр выше, то я меняю конденсатор на новый.

На картинке ниже, показан пример измерения конденсатора номиналов 1000мкф на 10в.

Это сильно подсаженный конденсатор, где ESR уже 17 Ом. Очень часто бывает так, что емкость еще 950 мкф, а ESR уже 10 Ом. Такой конденсатор однозначно под замену.

Еще один пример севшего конденсатора. Это конденсатор 220 мкф на 35в. Номинал его стал 111 мкф, а ESR поднялся до 1,3 Ом.

Или такой же 220мкф на 35в из статьи , где ESR уже 15 Ом.

Вот пример исправного конденсатора, который уже был в работе, но номинал его еще позволяет поработать. Это 100мкф на 63в.

Как видите, его ESR до 1 Ом, да и номинал стал меньше менее чем на 3 мкф, так что такие конденсаторы я оставляю в работе. Приведу пример идеального конденсатора. Это 1500мкф на 10в.

Здесь ESR вообще ноль Ом, а номинал больше заявленного.

Отойду немного от конденсаторов, и расскажу больше о приборе MEGA 328 . Он может проверять не только конденсаторы, а и многое другое. Им легко проверять транзисторы, резисторы, стабилитроны, мосфеты и много другое. Очень удобно проверять полевые транзисторы, так как прибор покажет его тип, расположение ножек стока, истока и затвора.

Пример проверки полевого транзистора:

Прибор показывает тип транзистора, порог открытия и расположение ножек. Очень удобно, особенно для новичка.

Вот пример проверки обычного N-P-N транзистора.

Полный перечень возможностей данного тестера:

Проверка: Конденсаторов, Диодов, Двойных диодов, MOS, Транзисторов, SCR, Регуляторов, Светодиодные трубки, СОЭ, Сопротивление, регулируемые потенциометры и др.
Сопротивление: от 0.1 Ом до максимум 50 мОм
Конденсатор: от 25pF до 100,000 мкФ
Индукторы: от 0.01 mH до 20 H
Измерения биполярного транзистора текущий коэффициент усиления и база-эмиттер пороговое напряжение.
Может одновременно измерять два резисторы. Отображается на правой десятичным значением 4. Сопротивление символ на обе стороны показывает контактный номер.

Очень важно!!! Перед измерением ESR, конденсатор необходимо разрядить!!!

Тестер обычно поставляется в виде платы, с разъемом под крону. Свой прибор, я установил в распределительную коробку, вырезал окошко под дисплей, кнопку, и панель для проверки. Приклеил термоклеем, и так он у меня и работает по сей день. Вот фото:

Не сильно красиво, но за красотой я особо и не гнался:).

Рекомендую покупать на алиекспресс напрямую, так как это намного дешевле, тем более с нашими ценами. Вот ссылка на продавца, где покупал я. Прибор пришел в Украину за 18 дней.

ESR метр своими руками . Есть широкий перечень поломок аппаратуры, причиной которых как раз является электролитический . Главный фактор неисправности электролитических конденсаторов, это знакомое всем радиолюбителям «высыхание», которое возникает по причине плохой герметизации корпуса. В данном случае увеличивается его емкостное или, иначе говоря, реактивное сопротивление в следствии уменьшения его номинальной емкости.

Помимо этого, в ходе работы в нем проходят электрохимические реакции, которые разъедают точки соединения выводов с обкладками. Контакт ухудшается, в итоге образуется «контактное сопротивление», доходящее иногда до нескольких десятков Ом. Это точно также, если к исправному конденсатору последовательно подключить резистор, и к тому же этот резистор размещен внутри него. Такое сопротивление еще именуют «эквивалентное последовательное сопротивление» или же ESR.

Существование последовательного сопротивления отрицательно влияет на работу электронных устройств, искажая работу конденсаторов в схеме. Чрезвычайно сильное влияние оказывает повышенное ESR (порядка 3…5 Ом) на работоспособность , приводя к сгоранию дорогих микросхем и транзисторов.

Ниже в таблице приведены средние величины ESR (в миллиоммах) для новых конденсаторов различной емкости в зависимости от напряжения, на которое они рассчитаны.

Не секрет, что реактивное сопротивление уменьшается с повышением частоты. К примеру, при частоте 100кГц и емкости 10мкФ емкостная составляющая будет не более 0,2 Ом. Замеряя падение переменного напряжения имеющего частоту 100 кГц и выше, можно полагать, что при погрешности в районе 10…20% итогом замера будет активное сопротивление конденсатора. Поэтому совсем не сложно собрать .

Описание ESR метра для конденсаторов

Генератор импульсов, имеющий частоту 120кГц, собран на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Частота генератора определяется RC-цепью на элементах R1 и C1.

Для согласования введен элемент DD1.3. Для увеличения мощности импульсов с генератора в схему введены элементы DD1.4…DD1.6. Далее сигнал проходит через делитель напряжения на резисторах R2 и R3 и поступает на исследуемый конденсатор Сх. Блок измерения переменного напряжения содержит диоды VD1 и VD2 и мультиметр, в качестве измерителя напряжения, к примеру, М838. Мультиметр необходимо перевести в режим измерения постоянного напряжения. Подстройку ESR метра осуществляют путем изменения величины R2.

Микросхему DD1 — К561ЛН2 можно поменять на К1561ЛН2. Диоды VD1 и VD2 германиевые, возможно использовать Д9, ГД507, Д18.

Радиодетали ESR метра расположены на , которую можно изготовить своими руками. Конструктивно устройство выполнено в одном корпусе с элементом питания. Щуп Х1 выполнен в виде шила и прикреплен к корпусу устройства, щуп X2 – провод не более 10 см в длину на конце которого игла. Проверка конденсаторов возможна прямо на плате, выпаивать их не обязательно, что существенно облегчает поиск неисправного конденсатора во время ремонта.

Настройка устройства

1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 и 80 Ом.

К щупам X1 и X2 необходимо подсоединить резистор в 1 Ом и вращением R2 добиться, чтобы на мультиметре было 1мВ. Затем вместо 1 Ом подключить следующий резистор (5 Ом) и не изменяя R2 записать показание мультиметра. То же самое проделать и с оставшимися сопротивлениями. В результате этого получится таблица значений, по которой можно будет определять реактивное сопротивление.

Checking Caps

Как проверить алюминиевые электролитические конденсаторы

Введение

Можно написать целую книгу по этой теме, но я собираюсь сосредоточиться на очень ограниченной ситуации — обслуживании обычных потребителей. электроника, включая усилители звука, приемники или видеооборудование. Принципы будут одинаковы для всех видов электроники. но в этих устройствах, как правило, используются конденсаторы аналогичного типа, которые слишком часто выбираются из-за цены, а не качества.Хотя у меня нет статистики, вышедшие из строя конденсаторы, кажется, являются причиной большого количества обращений в сервисный центр.

Написав это, я понял, что конденсаторы можно понять на разных уровнях, от практического до чисто математический. Некоторые традиционные аналогии, такие как аналогия с «ведром воды», в лучшем случае вводят в заблуждение. Различные таблицы данных и приложения могут использовать немного другую терминологию. Силовые люди относятся к коэффициенту мощности.Люди говорят об эффективном переключении питания. последовательное сопротивление (ESR). Традиционные инженеры могут использовать тангенс угла потерь или фазовый угол. Производители испытательного оборудования обычно калибруют свои устанавливает коэффициент рассеяния (D). Хорошо, может быть, вы не найдете так много циферблатов в наши дни, но неудивительно, если людей смущает разные точки зрения и терминология.

Следует помнить, что какая бы система единиц измерения ни использовалась, ее можно преобразовать в любую другую систему единиц.Там будет всегда должны быть два числа, которые описывают емкость и неизбежные внутренние потери. Последовательная емкость и коэффициент рассеяния наиболее распространены, но вы также найдете реактивное сопротивление и фазовый угол или несколько неясные G&B потери с точки зрения эффективных последовательностей. сопротивление (ESR) стало обычным модным словом в последние годы, но это просто обычный термин сопротивления старых серийных моделей, Rs, который знакомы инженерам с начала 20 века.

Я должен признать, что у меня есть некоторые давние убеждения относительно влияния различных проблем с конденсаторами на схемы. При написании этого Я построил несколько тестовых схем и установил различные заглушки из моей коллекции «дефектных» заглушек, снятых с оборудования за долгие годы. Иногда результаты были неожиданными, и я немного изменил свои взгляды; некоторые из моих советов могут теперь противоречить общепринятым мудрость.

Взгляните на картину в целом

Рассмотрим функцию конденсатора в цепи.Вам нужно знать, что ожидается от конденсатора, чтобы интерпретировать ваши измерения. и решите, достаточно ли исправна крышка или ее необходимо заменить. Конденсаторы фильтра в источниках питания, работающих от сети, обычно 50 или 60 Гц, будут иметь тенденцию к большим значениям, обычно 1000 мкФ или более на ампер выходного тока. С полноволновым мостом пульсации конденсатора будут вдвое превышать частоту сети, 100 или 120 Гц, поэтому высокочастотные потери конденсатора не важны.Колпачок действительно должен выдерживать пульсирующий ток; если потери слишком велики, может произойти внутренний нагрев, что приведет к еще большему старению конденсатора. быстро, что приводит к преждевременному выходу из строя. Отметим, что конденсаторы в бытовой технике, в отличие от промышленного, обычно выбирают чтобы свести к минимуму пульсации и не поддерживать высокие токовые нагрузки или нести высокие пульсации токов. К звуковому оборудованию предъявляются высокие требования на блоке питания обычно прерывистые. Наихудшей угрозой может быть плохая вентиляция; остерегайтесь заблокированных вентиляционных отверстий грязью или окружающим беспорядком.Другой причиной преждевременного выхода из строя является близость к резистору горячего питания или тепловое соединение с источником горячего питания. резистор из-за толстого следа на печатной плате, тонкая ошибка конструкции, которая случается чаще, чем можно было бы ожидать.

Обратите внимание, что величина пульсации будет определяться последовательной емкостью (Cs), которая будет определена в ближайшее время. Убытков не будет эффект, если они не катастрофически высоки, как и любой другой параметр конденсатора. Если вы хотите снизить пульсацию от обычного минимума частотного источника питания необходимо увеличить значение емкости.Дешевый конденсатор будет работать точно так же, как и дорогой, хотя дорогой может прослужить дольше благодаря лучшим уплотнениям и более качественной конструкции.

Фильтры для переключения источников питания имеют больше проблем с током пульсаций и предназначены в основном для низкого ESR (Rs), чтобы сохранить внутренний рассеиваемая мощность низкая. Внутреннее рассеяние мощности равняется теплу, а тепло — враг конденсаторов. В коммутационных поставках значение емкости часто велико и в некоторой степени неактуально, потому что допустимое сопротивление Rs и номинальный ток пульсации диктовались компонентом выбор, а не значение емкости.Когда вы заменяете конденсатор в импульсном блоке питания, очень важно знать исходное ESR. спецификации и убедитесь, что заменяемая деталь не хуже при частоте работы . Обычная низкая частота Конденсатор фильтра, установленный в импульсном источнике питания, может немедленно выйти из строя, иногда резко, если он перегреется, а баллончик вентилирует или взорвется. Всегда надевайте защитные очки и не наклоняйтесь над проверяемыми цепями!

Конденсаторы связи должны пропускать звуковые частоты до 20 кГц, а иногда и больше, в зависимости от применения.Они, как правило, используются в цепи с более высоким импедансом, поэтому потери обычно не являются проблемой. Что может быть проблемой, так это утечка постоянного тока, поскольку вся цель крышки муфты — изоляция постоянного тока. Обычно необходимо измерять утечку при рабочем напряжении; проверка омметром может доказать, что колпачок плохой, но нельзя доказать, что колпачок хороший, потому что он не измеряет при достаточно высоком напряжении.

Неполярный электролит, используемый в кроссоверах громкоговорителей, представляет собой особый случай.Поскольку они работают в цепи с низким сопротивлением как фильтроэлемент, важны потери. Если дизайнер озвучил динамик с конкретным конденсатором, замена его на другой тип может очень хорошо переделать звук.

Шунтирующие конденсаторы должны работать с высокими частотами, поэтому алюминиевые электролиты не являются предпочтительным типом. Вы можете найти высокую производительность Твердый электролит (OSCON) или танталовые конденсаторы, но обычно используются керамические, а иногда и пластиковая пленка.Это все меньше подвержены старению и выходу из строя, но в любом случае их следует проверять в рамках полного обслуживания.

Некоторые основные взаимосвязи конденсаторов

Заранее приносим свои извинения за то, что подвергли вас некоторой теории и математике, но понимание этих отношений позволит вам намного опередить те, которые этого не делают.

Есть два типа пассивных «компонентов», которые вы можете использовать для построения цепи: сопротивление и реактивное сопротивление.Реактивное сопротивление может быть емкостный или индуктивный. Что интересно в реактивном сопротивлении, так это то, что оно не может рассеивать мощность. Таким образом, чистые конденсаторы и чистые индукторы по определению не имеют потерь. К сожалению, их нет, кроме как на страницах учебников. Единственное, что Может рассеивать мощность — это сопротивление, и каждый реальный конденсатор и катушка индуктивности будут иметь небольшую резистивную составляющую. По крайней мере, мы надеюсь, что он маленький. Здесь мы подходим к фундаментальной концепции, лежащей в основе всей этой статьи: Отношение сопротивления к реактивному сопротивлению равно надежный индикатор состояния алюминиевого электролитического конденсатора.

В большинстве случаев мы игнорируем недостатки реальных конденсаторов и рассматриваем их как чистые реактивные сопротивления. Не так при их тестировании, поскольку разница между хорошим и плохим конденсатором заключается в недостатках. Эти недостатки проявляются как сопротивление потерь, что приводит к двум различным способам их описания. Один из способов, называемый серийной моделью, помещает сопротивление последовательно с конденсатор. Другой способ — это параллельная модель, когда сопротивление размещается параллельно конденсатору.Обе модели используются для Анализ переменного тока, поэтому постарайтесь игнорировать тот факт, что постоянный ток может проходить через параллельную модель. Эти модели — просто удобный инструмент; они делают не отражает реальную «механику» внутри настоящего конденсатора. В частности, модели действительны только для одной частоты ; измените частоту и вам нужно откорректировать модель. Более сложные модели используются, если диэлектрическое поглощение и / или саморезонанс учитывается.

Теперь рассмотрим значение емкости.Алюминиевые электролиты обычно имеют широкие допуски, обычно + 80% и -20%. В лучше крышки могут быть как минимум ± 20%. Это по-прежнему широкий диапазон, и это означает, что вы можете не многому научиться на простой емкости. чтения, потому что вы не знаете, хорош ли конденсатор в тот день, когда он был изготовлен, или он потерял большое количество Емкость все еще остается в пределах спецификации, а на следующей неделе полностью выйдет из строя. Он также может иметь большие потери, которые не очевидно при простом измерении емкости.Нам нужно измерить резистивные потери, чтобы лучше понять конденсаторы исправны.

Если вы внимательно прочитали 2-й абзац этого раздела, то заметили, что нас действительно интересует соотношение между сопротивлением и реактивное сопротивление, а не само сопротивление. Это число — коэффициент рассеяния.

стали довольно популярными, потому что они предлагают быстрый и простой высокочастотный внутрисхемный тест.Только ручная ёмкость измерители и цифровые вольтметры с функцией измерения емкости также стали популярными по очевидным причинам низкой стоимости и удобства. Эта проблема Оба тестовых устройства дают вам только половину необходимой информации. Правильный емкостной мост или измеритель даст вам емкость и потери. Современные счетчики, в отличие от традиционных мостов, часто могут выражать емкость и потери в различных единиц, так как это всего лишь расчет процессора, но наиболее распространенными (и полезными) являются последовательная емкость и коэффициент рассеяния или параллельная емкость и коэффициент рассеяния.Как правило, вы будете использовать серийную модель для конденсаторов с малыми потерями.

Из этих двух чисел вы можете определить последовательные или параллельные сопротивления и многое другое. Красота этих двоих числа — это то, что вам нужно редко. Имея некоторый опыт, знание Cs&D сразу скажет вам, существует проблема или нет. Тем не менее, вот несколько формул для преобразования между двумя моделями и для получения СОЭ. Обратите внимание, что коэффициент рассеяния никогда не изменения между двумя моделями.В формулах ниже C будет в фарадах, R, X и Z в омах, D, коэффициент рассеяния, равен безразмерный и омега равен 2 * PI * F.

Каталоги конденсаторов и спецификации

Производители алюминиевых электролитов предлагают множество различных типов, большинство из которых обозначаются двух- или трехбуквенным кодом. Это Обычно печатается сбоку на корпусе конденсатора вместе с логотипом производителя.В качестве примера я вытащил конденсатор ниже из моего «запаса» для идентификации и поиска.

Вы можете видеть маленький прямоугольник, но на самом деле это не просто прямоугольник. Это стилизованный щит, используемый United Chemi-Con. по общему признанию, вы бы знали это, только если бы были знакомы с логотипами различных производителей конденсаторов. Также видно, что крышка четко напечатано «SXE», обозначение серии. Величина и напряжение очевидны, 330 мкФ при 35 В постоянного тока, а на задней части крышки находится максимальная температура спецификации (M) 105 ° C.Мы также обращаем внимание на размер корпуса, 10 x 20 мм, так как многие крышки бывают разных размеров. разные размеры или соотношения сторон, все с одинаковым значением, но каждый размер с разными характеристиками.

Вооружившись этой информацией, мы можем найти серию в каталоге United Chemi-Con и посмотреть, что еще можно узнать. Мы открываем что это миниатюрный устойчивый к растворителям конденсатор с низким сопротивлением, подходящий для высокочастотного импульсного источника питания. Естественно это может быть также используется для любых низкочастотных приложений.Просматривая различные таблицы, мы также обнаруживаем следующее:

• Напряжение: 35 В постоянного тока (мы это знали) с возможностью перенапряжения 44 В (сюрприз!)
• Диапазон температур: от -55 до 105 ° C
• Допуск: ± 20% (это буква «M» на задней стороне крышки перед температурным рейтингом)
• Ток утечки: I = 0,01CV через 2 минуты (20 ° C), где I — мкА, C — мкФ, а V — номинальное напряжение (115,5 мкА)
• Коэффициент рассеяния: 0.12 при 120 Гц и 20 ° C
• Максимальное сопротивление: 0,13 Ом при 100 кГц и 20 ° C
• Максимальное сопротивление в холодном состоянии: 0,34 Ом при 100 кГц и -10 ° C
• Максимальный ток пульсации: 860 мА RMS при 105 ° C, 100 кГц
• Срок службы: 2000 часов, номинальное напряжение при 105 ° C с коэффициентом рассеяния до 200% от указанного

Разработчику схем доступна дополнительная информация, но ее более чем достаточно для наших целей.Мы также должны взять обратите внимание на некоторые общие тенденции в данных. Таблица коэффициента рассеяния рассчитана по номинальному напряжению. Чем выше номинальное напряжение, тем ниже коэффициент рассеяния. Это объясняет в целом плохую работу конденсаторов очень низкого напряжения. Также есть сумматор, который гласит: «Когда номинальная емкость превышает 1000 мкФ, прибавляйте 0,02 к вышеуказанным значениям на каждые 1000 мкФ». Таким образом, по мере увеличения емкости вверх, так же как и коэффициент рассеяния. Эти тенденции характерны для всех алюминиевых электролитов.Компания, кажется, определяет окончание срока службы как точка, в которой коэффициент рассеяния вдвое больше указанного в спецификации, поэтому учитывайте это при тестировании более старого оборудования.

Обратите внимание, как потери растут с понижением температуры. Если оборудование должно работать на морозе, убедитесь, что работоспособность колпачков подходит к задаче. Старые колпачки могут хорошо работать в тепле, но, поскольку с годами потери увеличивались, устройство может выйти из строя в холодном состоянии. Это еще одна причина не включать оборудование зимой сразу с грузовика.Другой — конденсация. Пусть все согреется до комнатная температура перед разворачиванием или включением!

Срок службы нагрузки кажется очень коротким. Работаем полный рабочий день, 2000 часов — это всего 83 дня! Это должен быть намек на то, что конденсаторы не должны быть эксплуатируется в условиях, вызывающих высокие внутренние температуры. Работает при нормальной температуре окружающей среды, с низким током пульсаций до Чтобы предотвратить нагрев, можно ожидать, что эта же часть прослужит десятилетия с незначительной деградацией.

Предупреждения об измерениях

Мы хотим измерять конденсаторы в цепи, когда это возможно. Хотя это может немного повлиять на результаты, мы обычно не Если вы ищете предельную точность, на самом деле нет ничего предельно точного в алюминиевых электролитах. Большая проблема — это любой компонент схемы, который шунтирует конденсатор и делает его хуже, чем он есть на самом деле. Мы можем избежать ошибок из полупроводников, просто поддерживая испытательное напряжение ниже, чем напряжение включения диода.Для кремниевых деталей это менее 0,7 пиковое напряжение, но на всякий случай допустим 0,5 или 1 вольт от пика до пика. Если вы работаете на очень старом оборудовании с германиевыми приборами, ваш срок службы будет тяжелее, потому что низкое напряжение включения и типичная утечка делают все внутрисхемные измерения ненадежными. Ты может потребоваться снять колпачки или другие компоненты, чтобы получить достоверное измерение.

А как насчет крышек блока питания? Проблема с крышками блока питания заключается в том, что вся остальная цепь обычно подключается через их.Там обязательно будет какая-то резистивная нагрузка. К счастью, значительные потери обычно терпимы. Если низкая частота измерения показывают, что емкость примерно правильная, а коэффициент рассеяния (DF) менее 1 при 120 Гц, проблемы вероятны в другом месте.

Хороший, плохой и уродливый; Сделаем несколько измерений!

Мы начнем с измерения совершенно хорошего конденсатора серии FC Panasonic на уважаемой General Radio Corp.1657 цифровой LCR мост, первый современный цифровой мост. Большая часть используемых здесь конденсаторов будет емкостью 47 мкФ, поэтому мы можем сравнить полученную информацию. с использованием различных параметров измерения. Первое измерение будет на частоте 120 Гц с использованием серийной модели (Cs), поскольку в таблице данных указывает допуск емкости при 120 Гц. Обратите внимание, что параметры теста обозначаются светодиодами под цифрами.

Видим емкость 43.8 мкФ и коэффициент рассеяния (D) 0,0671. Емкость немного мала, но она всего -6,8%, ну в пределах опубликованной спецификации ± 20%. Коэффициент рассеивания низкий, что всегда желательно, но поскольку эти крышки рекламируются для их высокочастотных характеристик нам также необходимо обратить внимание на это. Таблица дает нам только полное сопротивление на частоте 100 кГц, игнорируя все вместе низкочастотные характеристики.

Большинство мостов и измерителей не поднимаются на такую ​​высоту, хотя некоторые измерители ESR могут.Поскольку на этом мосту мы можем измерить частоту 1 кГц, давайте посмотреть, как это выглядит.

Если мы вычислим Rs, которое равно ESR, из приведенных выше чисел, мы получим 0,872 Ом. Теперь это число не является постоянным с частота, но в таблице данных указано значение 0,8 Ом при 100 кГц, поэтому мы знаем, что у нас все в порядке. Я обычно прохожу через конденсаторы на плате, убедившись, что емкость примерно соответствует указанному значению, но обращая особое внимание на коэффициент рассеяния на частоте 1 кГц.Любой DF, превышающий примерно 0,4, заслуживает более внимательного изучения. Если колпачок используется как фильтр низких частот Я ожидаю, что измерение пеленгации на низкой частоте (120 Гц) будет меньше примерно 0,25. Не зацикливайтесь на потерях. Большинство схем будут работают нормально с большими потерями.

Вот график реальных измеренных характеристик тех же конденсаторов в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Показаны как коэффициент рассеяния, так и ESR. На шкале слева показаны значения в омах для ESR и безразмерные единицы для коэффициента рассеяния.Обратите внимание, что когда вы дойдете до 1 кГц, кривая ESR выровнялась и затем будет медленно уменьшаться по мере увеличения частоты. На некоторой частоте индуктивность станет равной проблема, и полное сопротивление конденсатора возрастет. ESR обычно остается низким, но конденсатор становится меньше. менее эффективен, потому что индуктивное реактивное сопротивление компенсирует емкостное реактивное сопротивление. При резонансе XL = XC, поэтому они вычитаются до ноль, оставив только СОЭ. Сдвиг фазы будет равен нулю, и у вас есть резистор! (на графике должно быть 4 декады, но числа верны)

Теперь перейдем к более сомнительной части.Это обычная крышка на 47 мкФ, которую можно найти во всех видах потребительских товаров. Это только рассчитаны на 10 В постоянного тока, и мой опыт показывает, что конденсаторы, рассчитанные на менее 16 В постоянного тока, показывают плохую производительность и имеют короткий срок службы. Вот 120 Гц Cs тест.

На первый взгляд эти числа выглядят неплохо. Если бы это ограничение было ограничением фильтра низких частот, оно, безусловно, было бы хорошо. Если вы посмотрите на графике коэффициента рассеяния, который немного появится, предел примерно соответствует тому, что, по их словам, должно быть.К сожалению, эти маленькие шапочки редко используются в источниках питания с частотой 120 Гц, но часто можно встретить их в качестве разделительных конденсаторов. Давай сделаем измерение на частоте 1 кГц.

Сейчас дела обстоят не так хорошо. Коэффициент рассеяния 0,7 довольно высок. Если преобразовать его в последовательное сопротивление, мы получим 2,85 Ом. Параллельная модель составляет 26,87 мкФ параллельно с 7,82 Ом, что не так хорошо, как более качественный или более высокий конденсатор напряжения, и вероятно, повлияет на производительность схемы в некоторых приложениях .Хороший конденсатор будет иметь фазовый сдвиг между током и напряжение, приближающееся к 90 градусам, по крайней мере, на низких частотах. Это около 52 градусов. По мере увеличения частоты это ограничение все больше и больше похож на резистор. Это не всегда плохо, но не должно происходить на такой низкой частоте. Сейчас же, это только мое мнение по этому поводу; Я не считаю это качественным конденсатором. Тем не менее, если колпачок используется как соединительный колпачок, и если значение хорошее, и если утечка низкая, он будет работать нормально и не является причиной проблемы.Если бы я нашел этот конденсатор в садовом разнообразном бытовом оборудовании, которое я обслуживал, могу ли я его заменить? Возможно нет. Если бы я нашел это в некоторых аудиооборудование высшего класса, в мгновение ока! Современные детали могут быть намного лучше, если вы сделаете правильный выбор.

Зная только значение последовательной емкости, которую измеряют самые недорогие измерители, вы потеряетесь в темноте. Это значение 42,28 мкФ выглядели прекрасно, в пределах спецификации, но конденсатор был плохого качества из-за больших потерь.Зная только потери, вы можете обнаружить некоторые неисправные конденсаторы, но не все. Измеритель СОЭ работает быстро, но вы должны понимать, почему он сообщает вам, что он делает. В случае параллельных конденсаторов один может отсутствовать полностью, но измеритель ESR покажет хорошее количество. Он также может сообщать высокое ESR для конденсатора, которое вполне приемлемо для частоты, на которой он работает. На мой взгляд, измеритель ESR все еще намного ценнее , чем измеритель только C, но вам действительно нужны оба числа, чтобы полностью понять и правильно устранить неполадки проблемы с конденсатором.

Это сбивает с толку! Как провести линию на песке?

Вопрос в размере 64 000 долларов состоит в том, какое значение использовать в качестве порогового значения. Если у вас есть техническое описание детали, в нем должны быть указаны некоторые ограничения. Если ты можешь получите техническое описание детали аналогичного класса, она должна служить полезной оценкой. Надеюсь, он укажет максимальное рассеивание коэффициент, обычно при 120 Гц. Вот диаграмма для универсального радиала общего назначения серии Rubycon YK, который типичен для колпачки самого общего назначения:

Внизу таблицы есть примечание: «Если номинальная емкость превышает 1000 мкФ, tan θ должен быть добавлен 0.02 к указанное значение с увеличением на каждые 1000 мкФ. «

Допустим, у вас есть конденсатор на 4700 мкФ, 50 В. Базовый коэффициент рассеяния составляет 0,12, а поскольку он больше 1000 мкФ, имеется сумматор 0,08, что дает 0,20 (я округлил значение до 5000 мкФ). Теперь коэффициент рассеяния в конце срока службы составляет 2X, поэтому ограничение может быть уменьшено. считается плохим, если коэффициент рассеяния превышает 0,40 при 120 Гц.

Большие крышки блока питания

Это становится немного длинноватым, но я был бы упущен, если бы не показал большую емкость блока питания.Вот Sprague «Powerlytic» 47000 мкФ. 50 В постоянного тока. Поскольку значение составляет 47000 мкФ, многие традиционные мосты вообще не читают его. Счетчики, такие как Digibridge, сделают это на более низких частотах, таких как 120 Гц, но сопротивление настолько низкое, что они не могут управлять им на 1 кГц.

Коэффициент рассеяния этих больших фильтров источника питания может варьироваться в широком диапазоне, часто намного выше, чем у меньших конденсаторов. Измеренный при 120 Гц , вы можете использовать ту же шкалу, что и выше, но умноженную на 3X.Гадюки не будет. Вам понадобится хорошее провода с низким сопротивлением и, возможно, 4-контактное соединение для получения точных измерений на крышках фильтров лучшего качества. Даже показанная компоновка с короткими толстыми выводами к 4-контактному соединению, вероятно, не подходит. Для больших крышек нужен формальный 4-выводной подключение прямо к наконечникам.

Постоянный ток утечки

Утечка постоянного тока — это явление, отдельное от стоимости и потерь.Если это вызывает беспокойство, вам обычно нужно измерять его отдельно, если вы не есть мост, который включает проверку на герметичность. Устойчивость к утечкам крышки часто не приводит к достаточным потерям, чтобы изменить Показания C и D, но дает большой ток, чтобы нарушить работу цепи. Большинство крышек, которые подходят для оценки стоимости и убытков, будут имеют допустимую утечку, за исключением высоковольтных крышек. С ними нельзя предполагать приемлемую утечку. Некоторая схема места чрезвычайно чувствительны к утечкам.Колпачок, изолирующий решетку трубки, является хорошим примером. Старая бумажная кепка Black Beauty может измерять идеально во всех отношениях, но иметь такую ​​большую утечку постоянного тока, что сдвигает смещение лампы, что приводит к серьезному искаженная форма волны. К счастью, хорошие дизайнеры не используют алюминиевый электролит в чувствительных местах, а бумажные / масляные колпачки не используются. редкость в наши дни. Вам почти всегда придется удалять конденсаторы из схемы для проверки на утечку, потому что вы этого не сделаете. хотите подвергнуть остальную цепь действующему напряжению.

Для измерения утечки постоянного тока вам понадобится источник питания, который может достичь максимального номинального напряжения конденсатора. Подключите конденсатор к источнику питания через токоограничивающий / чувствительный резистор и измерьте напряжение на резисторе. Рассчитайте ток и сопротивление конденсатора (при желании) по закону Ома. Обязательно примите все необходимые меры предосторожности с высокими и конденсаторы низкого напряжения, так как они могут накапливать значительную энергию.Электропитание должно быть ограничено по току на случай короткого замыкания крышки. Я использую одноразовый чувствительный резистор 1/4 Вт и цифровой мультиметр, как описано ниже, а не измеритель тока в случае отказа.

В качестве примера мы будем использовать колпачок United Chemi-con выше. Так как в спецификации 115 мкА, то резистор подбирать было бы удобно. таким образом, что 100 мкА дает падение напряжения 1 В постоянного тока. 10 кОм (1 / 100E-6) оплачивает счет. Так как типичный цифровой вольтметр имеет вход 10 МОм сопротивление, нам не нужно его корректировать.Колпачок и резистор соединены последовательно, и на них подается напряжение 35 В постоянного тока. Напряжение на резистор начинается с 35 В постоянного тока и падает по мере зарядки конденсатора. Официальное измерение не начинается, пока не будет установлен предел. полностью заряжен, но даже через 19 секунд напряжение на резисторе упало до 1 В постоянного тока, поэтому конденсатор находится в пределах допустимого диапазона. устойчивость к утечкам. Через несколько минут оно упало до 10 мВ, или 1 мкА, и продолжало падать.

Пределы утечки обычно указываются с коэффициентом C * V.Обычная спецификация — 0,03CV или 4 мкА, в зависимости от того, что больше. С вы обычно используете uF и ищете uA, никаких преобразований не требуется. Просто умножьте емкость в мкФ на номинальную. умножить напряжение на множитель. Спецификации обычно не допускают повышенной утечки в течение срока службы крышки, в отличие от рассеивания. коэффициент, который может увеличиваться вдвое.

Предупреждение о высоком напряжении — Пользователи трубок — ЭТО ОЗНАЧАЕТ ВАС!

Если высоковольтный конденсатор не проходит обычные испытания при низком напряжении, можете быть уверены, что он плохой.Если он проходит обычные испытания низкого напряжения, это не значит, что он однозначно хорош! Он может полностью выйти из строя при более высоких напряжениях, или ток утечки может внезапно превысить определенное напряжение, что приведет к ограничению почти как стабилитрон. Эти типы отказов не распространены в цепях низкого напряжения, но кажутся частыми при высоком напряжении. оборудование трубки напряжения.

Небольшая утечка постоянного тока не так серьезна в цепях низкого напряжения, но рассмотрим устаревшую старую крышку четырехъядерного фильтра с утечкой 2 мА в каждый раздел.Нередкая ситуация со старым оборудованием. При 400 В постоянного тока это 0,8 Вт на секцию или всего 3,2 Вт для банка. Он быстро нагреется, и полный отказ не за горами.

Если вы проверяете высоковольтные конденсаторы, очень важно проверить утечку постоянного тока при рабочем напряжении. Если крышки нагреваются, выключите прибор. вниз и узнайте, почему. Вероятно, существует проблема пульсации тока или утечки постоянного тока, которую необходимо устранить, прежде чем устройство будет вернул в эксплуатацию.

Высоковольтное оборудование часто имеет очень небольшой запас прочности по номинальному напряжению конденсаторов, и оборудование, изначально предназначенное для Работа 115 В переменного тока может работать на границе при 120–125 В переменного тока. Блок питания, рассчитанный на 425 В постоянного тока на конденсаторе 450 В постоянного тока при 115 В переменного тока. будет иметь 462 В постоянного тока на этой крышке 450 В постоянного тока при 125 В переменного тока. Немного разгрузите источник, удалив какой-либо компонент ниже по потоку, и вы получите рецепт быстрой неудачи. Добавьте сюда годы работы при более высоких температурах, характерных для лампового оборудования, и это удивительно, что бедняки конденсаторы живут столько, сколько живут.

Современное испытательное оборудование не предназначено для проверки высокого напряжения, и некоторое старое служебное оборудование телевизионного класса на самом деле намного лучше. за задачу. Обсуждения этого оборудования часто возникают на форумах антикварных радио. Если вы работаете на трубном оборудовании, вам необходимо испытательное оборудование, которое работает при фактических рабочих напряжениях, или вам нужно быть очень консервативным и иногда просто заменять части для душевного спокойствия и уверенности в том, что покупатель не вернется с чем-то, что вы якобы «починили».

Формовочные и риформинговые алюминиевые электролитические конденсаторы

При изготовлении конденсаторов производитель подает напряжение на клеммы, чтобы сформировать оксидную пленку на пластинах, всегда более высокое напряжение, чем рассчитано на колпачок. Оксидная пленка полупостоянна, но если колпачок долгое время не использовался Со временем оксидная пленка может разрушиться. Это делает конденсатор уязвимым для короткого замыкания при первом включении питания.Таким образом совет медленно включать старое оборудование с помощью Variac. Это создает оксидную пленку до тех пор, пока она не сможет поддерживать полный рабочий режим. Напряжение. Когда новый или давно неиспользуемый колпачок устанавливается в цепь и впервые включается, он будет иметь значительный ток утечки. Этот ток падает довольно долго, пока не достигнет почти нуля. На самом деле процесс может занять от нескольких дней до нескольких недель, прежде чем соблюдается минимальный ток.

Помните, что значительный ток утечки равен теплу, выделяемому внутри конденсатора.При включении старого оборудования не Предположим, что все в порядке только потому, что колпачки кратковременно поддерживают рабочее напряжение. Отказ может произойти, если крышка нагревается, потому что ток утечки все еще слишком велик. Возвращая к жизни старое оборудование, повышайте напряжение медленно и в несколько этапов. Часто выключайте питание и дайте крышкам отдохнуть и остыть внутри. Затем, через полчаса или более, снова включите немного более высокое напряжение. После того, как колпачки вовремя накопят некоторую общую мощность, у них будет больше шансов на выживание.Тот сказал, что если они все еще не пройдут стандартные тесты, замена — единственное средство.

После многих лет эксплуатации колпачки «отрегулируют» свои внутренние оксидные слои в соответствии с приложенным напряжением. Если напряжение увеличился по какой-то причине, скажем, из-за высокого состояния линии, ток утечки постоянного тока может значительно возрасти, возможно, инициируя отказ. Полностью спекуляция с моей стороны, но это может объяснить, почему замена конденсаторов в старом ламповом оборудовании так универсальна. рекомендуемые; новые колпачки могут выдерживать скачки напряжения намного лучше, чем старые, если они не были доведены до своих полных номиналов.

Потрясенная уверенность

Я столько раз измерял конденсатор и сразу же подвергал сомнению его исправность, потому что значение было немного низким. Не вне спецификации, но всего на 5-10% меньше. Разумеется, производитель стремится к значению, указанному на крышке — или нет? Хотя у меня нет доказательств, я предполагаю, что они этого не делают. С автоматизированным оборудованием производитель, вероятно, сможет поддерживать допуски намного более строгие, чем необходимо, и вполне может стремиться к значению ниже номинального, но всегда выше минимального.Почему? Потому что экономия нескольких процентов на дорогих Протравленная алюминиевая фольга и разделительная бумага позволят сэкономить большие деньги при длительном производственном цикле. Требуется меньшая площадь поверхности для производят более низкую предельную стоимость, и я был бы удивлен, если бы некоторые производители не воспользовались этим преимуществом на деталях с большим объемом.

Иногда можно увидеть конденсаторы, размер которых значительно превышает номинальный. Допуск для многих крышек достигал + 80%, но они редко бывают такими высокими в новинку.Произошло то, что химические изменения с течением времени привели к тому, что ценность увеличивать. К сожалению, это признак того, что колпачки подошли к концу и их необходимо заменить. Интересно отметить, что для на данный момент эти конденсаторы, вероятно, лучше справляются с фильтрацией на частоте 120 Гц, чем новые заменители. Тем не менее, они тост, так что убери их оттуда. Я склонен видеть это увеличение стоимости с крышками старше 30 лет.

Мой конденсатор просочился коричневой слизью на моей плате!

Эта жалоба часто появляется на форумах в Интернете и, вероятно, вызвала ненужную замену невысказанных цифр. конденсаторов.Коричневая слизь обычно представляет собой просто клей, который любой разумный производитель брызгает на доску, чтобы удержать более крупную. конденсаторы на месте. Если они его не использовали, вибрация при транспортировке могла легко привести к выходу из строя или вырыванию проводов, что привело к DOA. Блок. Высокий конденсатор с маленьким основанием создает хорошее плечо рычага на выводах, и дополнительная поддержка всегда является хорошей идеей. Конденсатор производители скажут вам, что полное кольцо клея — плохая идея, потому что он улавливает все, что протекает, и предотвращает надлежащую вентиляцию конденсатора для сброса давления в случае выхода из строя.

Поскольку всегда существуют сомнения по поводу коричневого налета, позвольте мне указать, что алюминиевые электролитические конденсаторы не заполнены большими количества жидкости любого типа. Внутренняя бумага будет влажной, возможно, на ее внутренней стороне будет несколько капель конденсата. корпус, но электролита редко выливается из корпуса и образуется гигантская лужа на печатной плате. Тем не менее, серьезный отказ большой высоковольтной крышки, вызывающий ее взрывное выделение, может привести к образованию тонкой пленки электролита примерно на все в шасси.В алюминиевых электролитических конденсаторах используется оберточный бумажный разделитель, поэтому старый конденсатор вентилируется или имеет нарушение герметичности может привести к образованию коричневого налета. Если осадок имеет слегка кристаллический вид или хотя бы частично растворяется в вода, это электролит. Обратите внимание, что он вызывает коррозию и со временем снимет паяльную маску с платы, а также почернеет медь. под. Очистите его как можно полнее и замените все близлежащие детали с корродированными проводами.

Клей, который использовали некоторые производители, также со временем оказался агрессивным.Поиск на форумах в Интернете позволит выявить конкретные приемники и другую электронику, где это известная проблема. Он может разъедать радиальные выводы конденсатора и разъедать другие находящиеся поблизости составные части. Это большая работа, но при полной перестройке необходимо удалить как можно больше клея. Небольшой нож X-Acto с квадратный конец удобен для этого.

Что это за штука с электролитом

Производители, вероятно, не собираются сообщать вам подробности, но традиционный электролит, используемый в крышках 85C, был система гликоль / борат, в частности смесь этиленгликоля (да, антифриз) и пентабората аммония.Или использовали борную кислоты и барботирования аммиака через смесь. Характеристики этой смеси оставляют желать лучшего при низких температурах, а также дать низкий esr. Добавление большего количества воды снизит esr, но снизит надежность. Заставляет задуматься о дешевых колпачках low esr, используемых в блоки питания компьютеров, которые, кажется, выходят из строя так часто. Крышки с более высокими эксплуатационными характеристиками используют более совершенные электролиты и добавки для достижения более широкий диапазон рабочих температур и низкий esr без потери надежности.Все электролиты токсичны, поэтому избегайте контакта с ними. отложения электролита из вентилируемых крышек; при подозрении на контакт тщательно промойте водой с мылом.

Какие факторы влияют на срок службы электролитического конденсатора?

• Температура
• Рабочее напряжение
• Целостность уплотнения
• Состав конденсатора
• Загрязнение
• Производственные дефекты

Все электролитические колпачки в конечном итоге выйдут из строя из-за внутренних реакций, разрушающих диэлектрик.Ход этих реакций определяется перечисленными выше факторами и может быть очень медленным или очень быстрым. Начиная сверху, общее правило: срок службы конденсатора будет сокращаться на 50% на каждые 10 ° C повышения рабочей температуры. Крышки 105C должны служить дольше в большинстве случаев потому, что запас прочности выше. Тепло может исходить от внешних источников или генерироваться внутри из-за пульсаций тока. Обычно оба!

В более ранних источниках упоминается степенной закон, согласно которому частота отказов крышки обратно пропорциональна рабочему напряжению, повышенному до некоторая сила, Н.Проблема в том, что N изменяется в огромном диапазоне, от 2 до 10, в зависимости от «рецепта» конденсатора. Информация по-прежнему полезен, потому что он говорит нам, что работа с напряжением, близким к номинальному напряжению цоколя, хуже, чем допускать некоторый запас прочности. An Рабочее напряжение около 60% от номинального — хорошее начало, если позволяют габариты и другие факторы. Также избегайте заглавных букв с номиналы ниже 16 В постоянного тока, так как они имеют более высокую интенсивность отказов. Нет никаких недостатков в том, чтобы использовать современные крышки значительно ниже их максимального значения. уровень напряжения.

Существует определенная паранойя в отношении уплотнений конденсаторов, но обычно это незначительная проблема. Они не шины и они обычно не подвергаются механическому воздействию, озону и ультрафиолетовому излучению. Подбираются уплотнительные материалы в колпачке любого качества для чрезвычайно долгий срок службы и совместимость с электролитом. Тем не менее, если вы потеряете уплотнение, вы потеряете конденсатор, поэтому покупайте качество.

Существует множество «рецептов» конденсаторов, и они выходят из строя с разной скоростью.Единственный совет, который я могу предложить, — это покупать премиум детали с длительным сроком службы. Производители каталогизируют все перечисленные продукты со сроком службы в 2-3 раза превышающим срок службы стандартных деталей. Вы можете заплатить немного больше но деньги потрачены не зря.

Загрязнение — это в основном проблема производства. Алюминиевый электролитический конденсатор с наименьшим количеством хлоридов (и определенным другие загрязнители) быстро разлагаются и могут выйти из строя в течение нескольких недель после изготовления. Один отпечаток пальца на внутренних материалах — это все занимает.Покупайте у известных и надежных поставщиков. Раньше возникала проблема с использованием хлорированных растворителей для очистки контура. доски. Если растворителю удастся пройти через уплотнения, срок службы крышки снизится. Большинство крышек теперь устойчивы к растворителям, но проверьте техническое описание. Старайтесь держать чистящие растворители подальше от электролитических колпачков, особенно на конце уплотнения.

Электролитические колпачки, как и большинство электронных компонентов, в определенной степени подвержены детской смертности.Они отображают обычный Кривая «ванночки», где наблюдается начальная интенсивность отказов, за которой следует длительный безотказный срок службы, после чего интенсивность отказов возрастает за счет изнашиваемых механизмов. Эти первоначальные отказы в начале эксплуатации являются результатом дефектов фольги, бумаги или других материалов. подробностей, поэтому не думайте, что замена конденсаторов, доказавших свою надежность, на новые, не проверенные детали, приведет к как-то гарантировать ноль сбоев.Не будет. Однако вы можете повысить свои шансы, купив «приветливые» детали, которые должны иметь более низкую начальная частота отказов. На самом деле, любители и небольшие магазины имеют статистику на своей стороне, потому что количество использованных крышек довольно велико. небольшой. Большинству из нас никогда не достанется бракованный колпачок от новой продукции.

Пожалуйста, помните, что все изложенное выше является обобщением, взятым из литературы производителей. Это не близко к Абсолютно и ваш (и мой) опыт работы с небольшой выборкой деталей может не соответствовать «правилам».

Мифы о замене старых конденсаторов

Конденсаторы ухудшаются по мере старения как на полке, так и внутри работающего оборудования. Конденсатор, протестированный выше, был только частью NOS. несколько лет. У всей сумки большие потери, хотя я понятия не имею, являются ли цифры нормальными для этой части. Много неудач на старших оборудования из-за выхода из строя конденсаторов. По достижении определенного возраста имеет смысл производить замену конденсаторов оптом, когда оборудование в ремонте. Но подождите, это могла быть плохая идея!

Как врач, обслуживающий персонал не должен «навредить». Из-за ненужной замены компонентов часто происходит разрыв контактных площадок печатной платы и следы. Он также загрязняет доску, если вы не будете осторожны при ее очистке. Это может сделать классическое оборудование еще более нестандартным. оригинал. Хуже всего то, что оригинальные конденсаторы могут быть лучшего качества, чем те, которые вы устанавливаете. Как нелогично Таким образом, было много серий конденсаторов Sprague и других производителей, которые были невероятно хорошими 30 лет назад и остаются такими до этот день.В качестве примера приведем бейсболку Sprague 30D, которой больше 30 лет.

У него меньшие потери, чем у свежего и уважаемого Panasonic FC наверху. Он довольно большой и может выдерживать гораздо больший пульсирующий ток. Он, вероятно, прослужит дольше и превзойдет несколько сменных крышек, если вы не найдете что-то аналогичного качества. Только дурак мог бы замените его новым колпачком. Многие старые крышки с эпоксидными торцевыми уплотнениями даже лучше.У меня есть испытательное оборудование, которое работает 50 лет старый и крышки не показывают признаков снижения производительности. Теперь вы наверняка найдете неисправные конденсаторы и должны их заменить. Ты будешь даже найти плохие Sprague 30D, но заменить детали, потому что они плохие, или потому что у них есть какие-то физические проблемы, или потому что они история неудач, не только потому, что они старые.

Одно место, где я до рекомендую оптовую замену, — это когда инструмент содержит большое количество похожих колпачков и т. Д. чем немногие из них потерпели неудачу или демонстрируют высокое рассеивание.Кажется, это обычное дело для аудиоприемников 70-х и некоторого видеооборудования. В тех дела можно легко предсказать будущее, а будущее плохое; Идите вперед и предотвратите неприятности, вытащив их всех оттуда.

Все хотят иметь практическое правило, определяющее, когда делать повторный кэп, и это непростая задача. Могу сказать по личному опыту, что когда оборудование возрастает около 30 лет, поэтому следует ожидать некоторых случайных отказов крышки. Где-то между 30 и 40 годами у вас есть выбор — сделать Измерьте и замените при необходимости, или сделайте замену оптом по общему принципу.Многие кепки будут в добром здравии хорошо после 40 лет, но частота отказов будет быстро расти для других. Одним из факторов, который может оправдать оптовую замену, является что стареющие колпачки будут вызывать чрезмерную утечку постоянного тока. Поскольку они должны быть удалены для этого теста, имеет смысл заменить их, если это большие и дорогие бидоны для блоков питания.

Спустя 40 лет вы найдете FP и аналогичные многосекционные банки, обычно в трубном оборудовании.Они все еще могут работать в цепи, но обычно истекает срок их службы и будет плохо тестироваться. Мой опыт работы с многосекционными крышками с поворотным замком. возраст не был хорошим, и замена — это правило дня. Это также относится к бумажным / восковым колпачкам и даже к некоторым маркам старых колпачки из серебряной слюды, которые имеют тенденцию к возникновению высокой утечки постоянного тока.

Чем сложнее разобрать что-то для обслуживания, тем больше смысла будет просто заменить все, когда оно обособлено!

Вы должны работать на своем уровне комфорта.Никто не может с абсолютной уверенностью сказать, выйдет ли данный конденсатор из строя через час. или через год, хотя это было бы очень редко для конденсатора, измеренного близко к его номинальному значению, с низкими потерями и низкой утечкой постоянного тока на внезапно выйдет из строя, независимо от возраста. Также обратите внимание, что совершенно новые электролитические конденсаторы имеют ненулевой коэффициент младенческой смертности из-за вопросы изготовления и загрязнения. Если ваш опыт включает в себя много оборудования с горячими высоковольтными трубками, вы, вероятно, будете больше консервативен, чем я.Если последствия отказа особенно серьезны, вы также будете более консервативны. Сервис — это уравновешивание; делай то, что уместно в ситуации.

Итог

• Испытательные заглушки в том же частотном диапазоне, в котором они должны работать.
• Подумайте, важны ли потери для рассматриваемой цепи.
• У вас должна быть схема или хотя бы знать, в какой части схемы находятся заглушки.
• Отклонить заглушки с завышенными потерями для заявки.
• Отклонить крышки с чрезмерной утечкой постоянного тока для приложения.
• Отбраковать крышки с малой емкостью.
• Отбраковать крышки с необычно высокой емкостью.
• Отклонить колпачки с видимыми утечками, коррозией проводов, глубокими вмятинами или выпуклостями.
• Отбросить крышки, аналогичные соседи которых потерпели неудачу.
• Сохраняйте ограничения, независимо от возраста, которые не соответствуют вышеуказанным критериям.

Дополнительные ресурсы

Поставщики измерителей LCR

На eBay недавно появились различные импортные настольные и портативные измерители LCR. Если вы выполняете поиск с помощью измерителя LCR и коэффициент рассеяния, вы увидите, как выглядят очень эффективные инструменты за 200 долларов и выше. Хотя на самом деле я не видели один, они кажутся гораздо более выгодными, чем то, что было доступно на сегодняшний день.

Это не должно быть так сложно и дорого! Есть очень мало доступных портативных измерителей LCR, которые включают в себя фактор.Неизменно подойдут стендовые модели. Я не решаюсь рекомендовать старый General Radio 1657, который я использую, так как многим требуется обслуживание после всех этих лет. Тем не менее, если вы найдете хороший, это отличный инструмент для устранения неполадок. Старые механические мосты, такие как GR1650 обычно требует немного TLC, и они не покрывают большие ограничения стоимости, которые часто встречаются в аудиооборудовании. Они также довольно медленно работать. GR1617 действительно покрывает широкий диапазон и также имеет встроенное смещение высокого напряжения, но они, как правило, продаются по довольно высокой цене. много.Также они используют в своем блоке питания довольно редкую и дорогую лампу. Если вы обслуживаете трубное оборудование, GR1617 просто невозможно победить. У меня нет опыта работы с ними, но вы также можете поискать Motech MIC-4070D, Tonghui Th3821, B&K 830C. или 890C, GWInstek LCR814 или Agilent U1731C. Tenma, представленная ниже, также снизилась в цене и имеет D / Q и несколько тестов. частоты.

Наконец, в разделе загрузок этого сайта есть простой мостик своими руками.Он сделает все, что вам нужно, кроме утечки, а с хорошо укомплектованным мусорным ящиком вы можете построить его всего за несколько долларов.

Довольно хороший измеритель LCR с D / Q (иногда продается за 149 долларов) и очень хороший измеритель ESR

Горячие прессы!

Симпатичный тестер компонентов за 25 долларов недавно стал доступен из нескольких источников. Он основан на микропроцессоре Atmega и принесет вам и ценность, и потерю. Некоторые версии также могут тестировать транзисторы, и уровень версии может быстро меняться, так что сделайте ваш исследование перед покупкой.Вот хорошее место, чтобы начать читать.

Список литературы

• Различные руководства по мосту GR, включая 1608, 1615 и 1650
Техническое примечание
• GR — Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсаторов
• Птицы, пчелы и конденсаторы, P.R.Mallory & Co. Inc., 1968 г.
• Ruby-Con, Nichicon, United Chemi-Con, Panasonic и другие спецификации производителей конденсаторов
• Технический документ Sprague 62-4, Ускоренные испытания и прогнозируемый срок службы конденсатора
• Технический доклад Sprague 62-7, Симпозиум по алюминиевым электролитическим конденсаторам
• Технический документ Sprague TP-64-11, Химия разрушения алюминиевых электролитических конденсаторов
• Технический документ Sprague TP-65-10, Новые высокоэффективные алюминиевые электролитические конденсаторы

С.Хоффман
последнее изменение 25 августа 2016 г.

ДОМ

ESR конденсатора, коэффициент рассеяния, тангенс потерь, Q

К важным параметрам, связанным с конденсаторами, относятся: эквивалентное последовательное сопротивление ESR, коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь и Q.

Руководство по емкости включает:
емкость Формулы конденсатора Емкостное реактивное сопротивление Параллельные и последовательные конденсаторы Диэлектрическая проницаемость и относительная диэлектрическая проницаемость Коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь, ESR Таблица преобразования конденсаторов

ESR или эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, его DF или коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь и добротность или добротность — все это важные факторы в спецификации любого конденсатора.

Такие факторы, как ESR, коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь и добротность, важны во многих аспектах работы конденсатора и могут определять типы применения, для которых конденсатор может использоваться.

Поскольку четыре параметра взаимосвязаны, на этой странице будут рассмотрены ESR, DF, тангенс угла потерь и Q.

ESR, DF и Q — все аспекты характеристик конденсатора, которые влияют на его работу в таких областях, как работа в радиочастотном диапазоне. Однако ESR и DF также особенно важны для конденсаторов, работающих в источниках питания, где высокий ESR и коэффициент рассеяния, DF приведет к рассеиванию большой мощности в конденсаторе.

Конденсатор ESR, эквивалентное последовательное сопротивление

Эквивалентное последовательное сопротивление или ESR конденсатора влияет на многие области, в которых могут использоваться конденсаторы.

Эквивалентный последовательный резистор действует как любой другой резистор, вызывая падение напряжения и рассеивая тепло. Это означает, что конденсатор — не идеальный конденсатор, который многие из нас могли бы ожидать.

ESR конденсатора отвечает за рассеиваемую энергию в виде тепла и прямо пропорционально DF.При полном анализе схемы конденсатор должен быть изображен как его эквивалентная схема, включая идеальный конденсатор, но также с его последовательным ESR.

Эквивалентное последовательное сопротивление обусловлено рядом факторов, включая омические потери в самих выводах и пластинах, а также потери в диэлектрическом материале, используемом между пластинами конденсатора.

Хотя можно сосредоточиться на эквивалентном последовательном сопротивлении или tanδ конденсатора, также стоит помнить, что эквивалентная схема конденсатора также включает в себя другие эквивалентные значения электронных компонентов.Он может включать эквивалентную последовательную индуктивность, а также параллельное сопротивление.

Во многих случаях эти другие компоненты могут быть неприменимы и могут усложнять рассмотрение, и ESR можно решать самостоятельно, хотя стоит помнить, что другие элементы электронной схемы также существуют.

Конденсаторы с высокими значениями ESR будут рассеивать мощность в виде тепла. Для некоторых схем только с низкими значениями тока это может не быть проблемой, однако во многих схемах, таких как схемы сглаживания источника питания, где уровни тока высоки, уровни мощности, рассеиваемые ESR, могут привести к значительному повышению температуры.

Это должно быть в рабочих пределах для конденсатора, иначе может произойти повреждение, и это должно быть включено в конструкцию схемы. Если повышение температуры слишком велико, конденсатор может быть безвозвратно поврежден или даже разрушен.

Для электролитических конденсаторов, которые обычно используются в приложениях с более высоким током, значительное повышение температуры увеличивает эффекты старения и, следовательно, сокращает ожидаемый срок службы, даже если они не приводят к фактическому повреждению или разрушению.Это демонстрирует необходимость учитывать ESR при выборе правильного электронного компонента для данной конструкции электронной схемы.

Установлено, что при повышении температуры конденсатора обычно увеличивается ESR, хотя и нелинейным образом. Увеличение частоты также имеет аналогичный эффект.

Очевидно, что ESR конденсатора должно быть как можно более низким для всех конструкций электронных схем, чтобы работа конденсатора была как можно более близкой к идеальной.Однако в электронных схемах, таких как сглаживающие конденсаторы в источниках питания, где уровни тока могут быть высокими, а сопротивление источника должно быть низким, ESR может быть важным фактором при выборе правильного электронного компонента.

Коэффициент рассеяния и тангенс угла потерь

Хотя значение ESR конденсатора упоминается чаще, коэффициент рассеяния и тангенс угла потерь также широко используются и тесно связаны с ESR конденсатора.

Хотя коэффициент рассеяния и тангенс угла потерь фактически одинаковы, они имеют несколько разные точки зрения, которые полезны при проектировании различных типов схем.Обычно коэффициент рассеяния используется на более низких частотах, тогда как тангенс угла потерь более применим для высокочастотных приложений.

Определения коэффициента рассеяния и тангенса угла потерь

Чтобы лучше понять как коэффициент рассеяния, так и тангенс угла потерь, необходимо дать краткие определения для этих терминов.

Во-первых, давайте посмотрим на определение коэффициента рассеяния:

Определение коэффициента рассеяния:

Коэффициент рассеяния определяется как значение тенденции диэлектрических материалов поглощать часть энергии при подаче сигнала переменного тока.

Из этого видно, что коэффициент рассеяния конденсатора больше зависит от того, как диэлектрик, особенно конденсатора, поглощает энергию.

Тангенс угла потерь рассматривает ту же проблему, но с точки зрения проблем фазового угла, связанных с поглощением энергии. Этот рисунок имеет тенденцию более широко использоваться в сценариях проектирования радиочастотных схем.

Определение тангенса угла потерь:

Тангенс угла потерь определяется как тангенс разности фазового угла между напряжением конденсатора и током конденсатора по отношению к ожидаемому теоретическому значению 90 градусов, эта разница вызвана диэлектрическими потерями внутри конденсатора.Величина δ (греческая буква дельта) также известна как угол потерь.

Из диаграммы и определения тангенса угла потерь конденсатора видно, что можно вывести следующее уравнение.

tanδ = 1Q

tanδ = ESRXc

Где:
δ = угол потерь (греческая буква дельта)
DF = коэффициент рассеяния
Q = добротность
ESR = эквивалентное последовательное сопротивление
X _c = реактивное сопротивление конденсатора в Ом.

Конденсатор Q

Удобно определять добротность или добротность конденсатора. Это фундаментальное выражение потерь энергии в резонансной системе. По сути, для конденсатора это отношение запасенной энергии к энергии, рассеиваемой за цикл.

Далее можно сделать вывод, что добротность может быть выражена как отношение емкостного реактивного сопротивления к ESR на интересующей частоте:

Где
Q = добротность конденсатора
X _c = емкостное реактивное сопротивление конденсатора в Ом
ESR = эквивалентное последовательное сопротивление в Ом

Поскольку Q можно довольно легко измерить и он обеспечивает повторяемость измерений, это идеальный метод для количественной оценки потерь в компонентах с низкими потерями.

Конденсатор Q — важный параметр для таких схем, как фильтры и генераторы. В этих схемах любые потери приведут к уменьшению добротности самого конденсатора и всего резонансного контура фильтра или генератора. Это может привести к снижению производительности.

Эффекты ESR

Эквивалентное последовательное сопротивление обычно связано с электролитическими конденсаторами и часто с танталовыми конденсаторами, потому что эти электронные компоненты обычно имеют более высокие значения емкости, а конструкция этих конденсаторов приводит к относительно высоким значениям последовательного сопротивления.

Электролитические конденсаторы часто используются в качестве резервов энергии в источниках питания и т. Д. Для хранения энергии, которая будет подаваться, когда форма выпрямленного напряжения падает в значении в течение определенных частей цикла и т. Д.

Их также можно использовать в импульсных регуляторах для устранения всплесков переключения и т. Д.

В обоих случаях потери из-за ESR уменьшают способность конденсатора быстро производить или поглощать заряд.

Для электронных схем, в которых на входе используется конденсатор, ESR увеличивает высокочастотный шум на конденсаторе, и это снижает эффективность фильтрации конденсатора.Если конденсатор используется для сглаживания выходного сигнала и т. Д., Более высокое значение ESR вызывает большую пульсацию, поскольку конденсатор не может потреблять и отдавать необходимое количество тока.

ESR конденсатора особенно важен в конструкциях электронных схем, которые имеют низкий рабочий цикл с высокочастотными импульсами тока. В этих случаях пульсации напряжения, возникающие в результате более высокого уровня ESR, будут больше, чем ожидалось, исходя только из емкости.

Также может быть обнаружено, что ESR будет уменьшаться с повышением температуры, и это может означать, что пульсация уменьшается по мере нагрева сборки.

Другая проблема в некоторых случаях заключается в том, что резистивный элемент в том, что можно считать чисто реактивной схемой, может привести к неожиданным сдвигам в фазовой характеристике, и это может повлиять на стабильность некоторых конструкций электронных схем.

Характеристики ESR

Эквивалентное последовательное сопротивление важно во многих конструкциях электронных схем, и, соответственно, некоторые конденсаторы специально изготавливаются для обеспечения низкого ESR. Несмотря на то, что ESR имеет важное значение, не всегда, кажется, существует последовательный способ определения ESR, и это может затруднить сравнение одного конденсатора с другим.

Поскольку ESR зависит от рабочей температуры и частоты, в спецификации есть несколько переменных. Именно здесь разные производители представляют свои спецификации по-разному.

Наиболее распространенная спецификация — для ESR при 25 ° C и частоте 100 Гц, что вдвое превышает частоту сети в Европе и т. Д., Или иногда она указывается при 120 Гц, поскольку это вдвое превышает частоту сети в США. Иногда предлагается формула, позволяющая рассчитать СОЭ на других частотах.

Другие производители конденсаторов могут предоставлять данные другими способами, а иногда и методы для расчета ESR в требуемых рабочих точках. В целом это может немного запутать.

Также интересно отметить, что для конденсаторов сравнимого размера и емкости-напряжения, номинального значения CV обнаружено, что электронный компонент с более высокой емкостью и более низким номинальным напряжением будет иметь более низкое ESR. Кроме того, ESR имеет тенденцию быть ниже для алюминиевых электролитических конденсаторов с длинными тонкими корпусами, потому что сопротивление фольги уменьшается.

Следует также отметить, что конденсаторы с большими габаритами корпуса иногда могут иметь более низкое ESR, поскольку толщина фольги может быть больше.

ESR конденсатора, коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь и добротность — все это важные аспекты потерь в конденсаторе. Все они связаны и по сути являются разными методами рассмотрения одной и той же проблемы. Однако они используются в различных областях схемотехники, например, ESR конденсатора, коэффициент рассеяния, тангенс угла потерь и добротность — все это видно в технических характеристиках, но для разных конденсаторов, используемых в разных областях..

Другие основные концепции электроники:
Напряжение Текущий Мощность Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность Радиочастотный шум
Вернуться в меню «Основные понятия электроники». . .

Что такое конденсатор ESR. Измерение конденсаторов EPS (ESR). Калибровочный измеритель СОЭ

Мы привыкли к основным параметрам конденсатора: емкостям и рабочему напряжению.НО Б. в последнее время эквивалентное последовательное сопротивление (EPS) было эквивалентно эквивалентному параметру. Что это такое и на что влияет?

Ни один электронный компонент не идеален. Это касается и конденсатора. Комбинация его свойств показывает условную схему.

Как видите, настоящий конденсатор состоит из бака С. , который мы привыкли видеть на схемах в виде двух вертикальных полос. Рядом резистор R S. , который символизирует активное сопротивление выхода провода, а сопротивление контакта — выход.

Так как любой, даже очень хороший диэлектрик имеет определенное сопротивление (до сотен мега), то резистор изображается параллельно RP. . Именно через этот «виртуальный» резистор протекает так называемый ток утечки. Естественно, никаких резисторов внутри конденсатора нет. Это сделано только для наглядности и удобного представления.

За счет того, что пластина в электролитическом конденсаторе скручена и установлена ​​в алюминиевом корпусе, индуктивность образуется Л..

Эта индуктивность проявляет свои свойства только на частотах выше. конденсатор резонансной частоты. Примерное значение этой индуктивности составляет десятки наногенов.

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

• Сопротивление, вызванное потерями в диэлектрике из-за его неоднородности, примесей и влаги;
• Омическое сопротивление выводов и пластин проводов. Активное сопротивление проводов;
• Контактное сопротивление между пластинами и выводами;
• Также можно включить сопротивление электролита, которое увеличивается из-за испарения растворителя электролита и изменения его химического состава из-за взаимодействия его с металлическими пластинами.

Все эти факторы суммируются и образуют сопротивление конденсатора, которое было названо эквивалентным последовательным сопротивлением — сокращенно EPS, а по зарубежному образцу ESR. ( E. эквивалент S. ЭРИАЛ Р. esistance).

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

Из всего этого следует, что электролитические конденсаторы, работающие в высокочастотных импульсных схемах (блоки питания, инверторы, преобразователи, импульсные стабилизаторы), работают в достаточно экстремальных условиях и чаще выходят из строя. Зная это, производители выпускают специальные серии с низким ESR. На таких конденсаторах, как правило, есть надпись Low Esr. Что означает «низкая прибыль на акцию».

При ремонте любого оборудования необходимо производить измерения СОЭ с помощью специального измерительного прибора — ESR-метра. Для тестирования конденсаторов и измерения ESR существует множество последовательных устройств. На сегодняшний день наиболее доступным является универсальный тестер радиокомпонентов LCR-T4 TESTER, функционал которого поддерживает конденсаторы ESR. В радиожурналах можно найти описания самодельных устройств и приставок к мультиметрам для измерения СОЭ.В продаже можно найти как узкоспециализированные измерители ESR, способные измерять емкость, так и ЭПС, не запитывая их от платы, а также разряжать их перед ней, чтобы защитить прибор от повреждения высоким остаточным напряжением конденсатора. К таким устройствам относятся, например, такие как ESR-Micro V3.1, ESR-Micro V4.0SI, ESR-Micro V4.0si.

Максимально допустимые значения ESR электролитических конденсаторов указаны в таблицах ниже.

2.ESR новых электролитических конденсаторов

В качестве образцов для измерения СОЭ ( Таблица №2.) Применены новые конденсаторы разных производителей.

3. Таблица значений СОЭ, использованная Бобом Паркером

Как видите, в некоторых ячейках таблицы номер 3. Eust. Для конденсаторов емкостью до 10 мкФ максимально допустимое значение ESR приемлемо до отсчета 4 — 5 Ом.

Еще один старый, но более полный номер:

Часто при ремонте электроники возникает необходимость замены отключенных конденсаторов. Если конденсатор вздулся, это свидетельствует об уменьшении его емкости и увеличении эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). Бывает, что конденсатор не вздулся, а его СОЭ больше нормы, тидер собирал из мастеркрафта и проверял подозрительные конденсаторы.В какой-то момент стало интересно, что он на самом деле измеряет и как это делает.
Что такое СОЭ.
Эквивалентная упрощенная схема конденсатора состоит из резистора и конденсатора, значение этого сопротивления и измеряет прибор. Осталось разобраться, как он это делает.

Подключим генератор сигналов к конденсатору, его схема замещения показана на рисунке, он состоит из генератора и последовательно включенного резистора, равного выходному сопротивлению генератора.

Сама коробка продается в этом магазине — стоимостью 2,2 доллара, так что наш восточный сосед налил нам кучу конденсаторов по 3 доллара. Очень хорошая цена за 200 конденсаторов. В конце концов, содержимое можно отдать (выкинуть, разобрать в познавательных целях, мальчики переплести и т. Д.) — и положить что-нибудь в коробку на 15 ячеек.

Вышло на 2 недели внезапно.

Фото упаковки (в пленке было)

Габариты:

На гвоздь есть вешалка 🙂

В коробке находится электролитический конденсатор 200 таких номиналов:

Из транспорта, конденсаторы в коробки почти не перепутались.Чтобы не запутаться, подписал купюры (почему продавец не делает самому — непонятно)

Измерение конденсаторов проводил тут популярным тестером (версия в коробке)

Прибор меряет тару, СОЭ, ПОТЕРЯ. С емкостью меньше все понятно.
Описание vloss strip здесь -:

… Он косвенно указывает на уровень утечки конденсатора. Как известно, у настоящего конденсатора сопротивление диэлектрика между пластинами.Благодаря этому сопротивлению конденсатор медленно разряжается из-за так называемого тока утечки.

Итак, при зарядке конденсатора напряжение на его пластинах достигает определенного уровня. Но как только заряд конденсатора прекращается, напряжение на заряженном конденсаторе падает на очень небольшую величину. Разница между максимальным напряжением на конденсаторе и тем, что наблюдается после завершения заряда, и выражается как VLOSS. Для удобства VLOSS выражается в процентах.

О ESR (EPS) — Equivalent Series Resistance (эквивалентное последовательное сопротивление) — здесь вы можете прочитать о параметрах и методе измерения -.

Определите по таблице:

Для небольших резервуаров до 5 Ом. Если там рейтинг таблицы намного больше — то такой кондер лучше выкинуть.

Пациент №1
0,1МКФ; 50B; 4х7 мм; 15 штук; NCK.

Номер пациента 2.
0,22 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; Чанг.

СОЭ должно быть 5. Скорее всего прибор не умеет нормально мерять в небольших резервуарах.

№ пациента 3.
0,47 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; Чанг.

СОЭ должно быть 5. Скорее всего прибор не умеет нормально мерять в небольших резервуарах.

№ пациента 4.
1 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; Чанг.

СОЭ на столе должно быть 4,5.Тут скорее всего прибор не умеет нормально измерять в малогабаритных емкостях

№ пациента 5.
2,2 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х10 мм; Чанг.

СОЭ на столе должно быть 4,5 Здесь скорее всего прибор не умеет нормально измерять в небольших емкостях

№ пациента 6.
3,3 мкФ; 50 В; 15 штук; 5х10 мм; Чанг.

СОЭ на столе должно быть 4,7 Скорее всего прибор не умеет нормально проводить измерения в небольших контейнерах

Пациент № 7.
4,7 МКФ; 50 В; 15 штук; 5х11 мм; Чанг.

СОЭ на столе должно быть 3,0 здесь скорее всего прибор не умеет нормально измерять в небольших контейнерах

Номер пациента 8.
10 мкФ; 25 В; 15 штук; 5х11 мм; Чанг.


СОЭ на столе должно быть 5,3 все в порядке с СОЭ

№ пациента 9.
22 мкФ; 25 В; 15 штук; 5х10 мм; Чанг.

Что-то, судя по таблице, здесь сборщик с СОЭ

Пациент № 10.
22 мкФ; 16 В; 15 штук; 5х11 мм; Чанг.

СОЭ на столе должно быть 3,6, здесь СОЭ все в норме

Пациент №11.
47 мкФ; 16 В; 10 кусочков; 5х10 мм; Jackcon

По таблице СОЭ должно быть около 1. Вы все сами видите.

№ пациента 12.
47 мкФ; 25 В; 10 кусочков; 5х10 мм; Чанг.

Таблица ES.

Привет, друзья. Сегодня я расскажу вам об инструменте, который очень помогает мне в ремонте, экономит деньги и время.Это ESR Meter Китайское происхождение Mega328. . Купил в Alikexpress у этого продавца. Какие преимущества у этого устройства?

Во-первых, очень удобно проверять электролитические конденсаторы. Для этого купил. У каждого конденсатора есть два параметра, которые отвечают за его работу. Первый параметр — вместимость . Это те самые мкФ , которые указаны на корпусе конденсатора. Контейнер легко измерить любым мультиметром, поддерживающим эту функцию.

Сначала я подумал, что это единственный параметр, который мне нужно знать в конденсаторе, чтобы определить его исправность, но его там не было. Ремонтируя один монитор, я не смог довести источник питания до ума. Блок выдавал низкие напряжения, как ни крути. Проверяя конденсаторы, я измерил их емкость, которая оказалась в пределах нормы. В один прекрасный момент наплевав на все это, я сбросил все конденсаторы, и заменил их на новые, после чего запустился монитор.Моему удивлению не было предела. Решил найти причину, и начал поочередно выкладывать старые конденсаторы, пока не нашел один 470 мкФ на 50В, подпрыгнуло, перестал работать монитор. Тестер показал, что конденсатор исправен, но на практике оказалось, что это не так. После этого я начал узнавать все о конденсаторах, и обнаружил такой параметр, как ESR. .

ESR — Equivalent Series Resistance — Параметр конденсатора, который показывает активные потери в цепи переменного тока.Его можно представить как конденсатор, подключенный к конденсатору. Чем меньше потери тока, тем качественнее конденсатор. Скажу сразу, параметр ESR очень актуален для электролитических конденсаторов емкостью более 4,7 мкФ. В новом электролитическом конденсаторе 1МКФ СОЭ может быть 5 Ом. Для конденсаторов меньшего номинала это не так важно, по крайней мере, в моей практике.

Теперь по существу. Электролитический конденсатор имеет емкость более 4,7 мкФ, ESR должно быть не более 1 Ом.. Если этот параметр больше, то конденсатор меняю на новый.

На картинке ниже показан пример измерения конденсатора номиналом 1000мкФ на 10В.

Это мощный активный конденсатор, у которого ESR уже 17 Ом. Часто бывает, что емкость еще 950 Igf, а СОЭ уже 10 Ом. Такой конденсатор точно под замену.

Еще один пример селективного конденсатора. Это конденсатор 220 мкФ 35В.Оно составило 111 мкФ, а ESR выросло до 1,3 Ом.

Или тот же 220МКФ на 35В из статьи, где ESR уже 15 Ом.

Вот пример исправного конденсатора, который уже был в работе, но штатный еще позволяет работать. Это 100мкф за 63р.

Как видите, его ESR до 1 Ом, а номинал стал меньше 3 мкФ меньше 3, поэтому такие конденсаторы оставляю в работе. Приведу пример идеального конденсатора.Это 1500МКФ на 10В.

Здесь ESR вообще нулевая OM, а номинал еще заявлен.

Немного отойду от конденсаторов, а подробнее расскажу об устройстве Mega 328. . Он может проверять не только конденсаторы, но и многое другое. С ними легко проверить транзисторы, резисторы, стабилизаторы, МОП и многое другое. Проверять полевые транзисторы очень удобно, так как прибор покажет их тип, расположение ножек стока, истока и затвора.

Пример проверки полевого транзистора:

Прибор показывает тип транзистора, порог открытия и расположение ножек. Очень удобно, особенно для новичка.

Вот пример проверки обычного транзистора n-p-n.

Полный список возможностей тестера:

Проверить: Конденсаторы, диоды, двойные диоды, MOS, транзисторы, SCR, регуляторы, светодиодные лампы, SE, Сопротивление, регулируемые потенциометры и т. Д.
Сопротивление: от 0,1 Ом до максимум 50
Конденсатор: от 25 пФ до 100 000 IFF
Катушки индуктивности: от 0,01 до 20 ч
Измерения биполярного транзистора Коэффициент усиления по току и пороговое напряжение база-эмиттер.
Можно одновременно измерять два резистора. Отображает справа десятичное значение 4. Сопротивление Символ с обеих сторон показывает номер контакта.

Очень важно !!! Перед измерением СОЭ необходимо разрядить конденсатор !!!

Тестер обычно поставляется в виде платы, с домкратом под короной.Установил ваше устройство, установил в распределительную коробку, вырезал окошко под дисплей, кнопку и панель для проверки. Закалена термоусадочной гайкой, и так работает у меня по сей день. Вот фото:

Не очень красиво, но за красотой даже не гнался :).

Рекомендую покупать напрямую на Alikexpress, так как это намного дешевле, особенно с нашими ценами. Вот ссылка на продавца, у которого я покупал. Аппарат прибыл в Украину за 18 дней.

Измеритель СОЭ своими руками . Существует широкий спектр поломок оборудования, причина которых — электролитическая. Главный фактор неисправности электролитических конденсаторов, это знакомая всем радиолюбителям «сушка», возникающая из-за плохой герметичности корпуса. В этом случае его емкостное или, другими словами, реактивное сопротивление обусловлено уменьшением его номинальной емкости.

Кроме того, в процессе работы происходят электрохимические реакции, которые попадают в места соединения выводов с пластинами.Контакт портится, в результате образуется «контактное сопротивление», достигающее иногда до нескольких десятков Ом. То же самое и в том случае, если резистор последовательно подключен к исправному конденсатору, и, более того, этот резистор помещен внутри него. Такое сопротивление по-прежнему называют «эквивалентным последовательным сопротивлением» или ESR.

Наличие постоянного сопротивления отрицательно сказывается на работе электронных устройств, искажая работу конденсаторов в схеме. Чрезвычайно сильное влияние повысило СОЭ (около 3… 5 Ом) по производительности, приводящей к возгоранию дорогих микросхем и транзисторов.

Ниже в таблице показано среднее значение ESR (в миллиметрах) для новых конденсаторов различной емкости в зависимости от напряжения, на которое они рассчитаны.

Не секрет, что реактивное сопротивление уменьшается с увеличением частоты. Например, при частоте 100 кГц и емкости 10 мкФ емкостная составляющая будет не более 0,2 Ом. Измеряя падение переменного напряжения, имеющего частоту 100 кГц и выше, можно предположить, что при погрешностях в районе 10… 20% измерения будет активным сопротивлением конденсатора. Поэтому собирать совсем не сложно.

Описание ESR-метр для конденсаторов

Генератор импульсов частотой 120кГц собран на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Частота генератора определяется RC цепочкой на элементах R1 и C1.

Для сопоставления введен элемент DD1.3. Для увеличения мощности импульсов от генератора используются элементы DD1.В схему вводятся 4 … DD1.6. Далее сигнал проходит через делитель напряжения на резисторах R2 и R3 и попадает на исследуемый конденсатор CX. Блок измерения переменного напряжения содержит диоды VD1 и VD2 и мультиметр, в качестве измерителя напряжения, например, M838. Мультиметр необходимо перевести в режим измерения напряжения циферблата. Приключение измерителя СОЭ Они осуществляются путем изменения значения R2.

Микросхема DD1 — K561LN2 может быть заменена на K1561LN2. Диоды VD1 и VD2 Германия, возможно использование D9, GD507, D18.

ESR-метра расположены радиодетали, которые можно сделать своими руками. Конструктивно устройство выполнено в одном корпусе с элементом питания. Зонд Х1 выполнен в виде пришитого и прикрепленного к корпусу устройства, зонд Х2 имеет длину не более 10 см, на конце которого игла. Проверить конденсаторы можно прямо на плате, вытягивать их не нужно, что значительно облегчает поиск неисправного конденсатора при ремонте.

Настройка устройства

1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 и 80 Ом.

Удерживая X1 и X2 должны быть подключены к резистору с 1 Ом и вращением R2, чтобы мультиметр был 1 МВ. Затем вместо 1 Ом подключите следующий резистор (5 Ом) и, не меняя R2, ​​запишите точку мультиметра. То же самое и с оставшимся сопротивлением. В результате получится таблица значений, которая определит реактивное сопротивление.

и технические характеристики конденсатора

Существует множество характеристик и спецификаций конденсаторов, связанных со скромным конденсатором, и чтение информации, напечатанной на корпусе конденсатора, иногда может быть трудным для понимания, особенно при использовании цветов или цифровых кодов.

Каждое семейство или тип конденсатора использует свой собственный уникальный набор характеристик конденсатора и систему идентификации, при этом некоторые системы просты для понимания, а другие используют вводящие в заблуждение буквы, цвета или символы.

Лучший способ выяснить, какие характеристики конденсатора обозначает этикетка, — это сначала выяснить, к какому типу семейства принадлежит конденсатор, будь то керамический, пленочный, пластиковый или электролитический, и, возможно, будет легче определить конкретные характеристики конденсатора.

Даже если два конденсатора могут иметь одно и то же значение емкости, они могут иметь разные номинальные напряжения. Если конденсатор с меньшим номинальным напряжением заменяется конденсатором с более высоким номинальным напряжением, повышенное напряжение может повредить меньший конденсатор.

Также мы помним из предыдущего руководства, что с поляризованным электролитическим конденсатором положительный вывод должен подключаться к положительному соединению, а отрицательный вывод — к отрицательному, иначе он может снова выйти из строя.Поэтому всегда лучше заменить старый или поврежденный конденсатор на тот же тип, что и указанный. Пример маркировки конденсаторов приведен ниже.

Характеристики конденсатора

Конденсатор, как и любой другой электронный компонент, имеет ряд характеристик. Эти характеристики конденсатора всегда можно найти в технических паспортах, которые производитель конденсаторов предоставляет нам, так что вот лишь некоторые из наиболее важных из них.

1. Номинальная емкость, (C)

Номинальное значение емкости , C конденсатора является наиболее важным из всех характеристик конденсатора. Это значение измеряется в пикофарадах (пФ), нано-фарадах (нФ) или микрофарадах (мкФ) и маркируется на корпусе конденсатора в виде цифр, букв или цветных полос.

Емкость конденсатора может изменяться в зависимости от частоты цепи (Гц) y в зависимости от температуры окружающей среды. Керамические конденсаторы меньшего размера могут иметь номинальное значение всего один пикофарад (1 пФ), в то время как более крупные электролитические конденсаторы могут иметь номинальное значение емкости до одного фарада (1 Ф).

Все конденсаторы имеют допуски от -20% до + 80% для алюминиевых электролитов, что влияет на его фактическое или реальное значение. Выбор емкости определяется конфигурацией схемы, но значение, считываемое на стороне конденсатора, не обязательно может быть его фактическим значением.

2. Рабочее напряжение, (WV)

Рабочее напряжение — еще одна важная характеристика конденсатора, которая определяет максимальное непрерывное напряжение постоянного или переменного тока, которое может быть приложено к конденсатору без сбоев в течение его срока службы.Как правило, рабочее напряжение, напечатанное на стороне корпуса конденсатора, относится к его рабочему напряжению постоянного тока (WVDC).

Значения постоянного и переменного напряжения обычно не совпадают для конденсатора, поскольку значение переменного напряжения относится к среднеквадратичному значению. значение, а НЕ максимальное или пиковое значение, которое в 1,414 раза больше. Кроме того, указанное рабочее напряжение постоянного тока действительно в определенном диапазоне температур, обычно от -30 ° C до + 70 ° C.

Любое постоянное напряжение, превышающее его рабочее, или чрезмерный пульсирующий ток переменного тока могут вызвать сбой.Отсюда следует, что конденсатор будет иметь более длительный срок службы при эксплуатации в прохладной среде и в пределах своего номинального напряжения. Обычные рабочие напряжения постоянного тока составляют 10 В, 16 В, 25 В, 35 В, 50 В, 63 В, 100 В, 160 В, 250 В, 400 В и 1000 В и указаны на корпусе конденсатора.

3. Допуск, (±%)

Как и резисторы, конденсаторы также имеют рейтинг Tolerance , выраженный как положительное или отрицательное значение либо в пикофарадах (± пФ) для конденсаторов малой емкости, как правило, менее 100 пФ, либо в процентах (±%) для конденсаторов большей емкости, как правило. выше 100 пФ.

Значение допуска — это степень, в которой фактическая емкость может отклоняться от номинального значения и может находиться в диапазоне от -20% до + 80%. Таким образом, конденсатор 100 мкФ с допуском ± 20% может законно изменяться от 80 мкФ до 120 мкФ и все еще оставаться в пределах допуска.

классифицируются в зависимости от того, насколько близки их фактические значения к номинальной номинальной емкости с цветными полосами или буквами, используемыми для обозначения их фактического допуска. Наиболее частое отклонение допусков для конденсаторов составляет 5% или 10%, но некоторые пластиковые конденсаторы имеют номинальный низкий уровень ± 1%.

4. Ток утечки

Диэлектрик, используемый внутри конденсатора для разделения проводящих пластин, не является идеальным изолятором, что приводит к очень небольшому протеканию или «утечке» тока через диэлектрик из-за влияния мощных электрических полей, создаваемых зарядом на пластинах при наложении. на постоянное напряжение питания.

Этот небольшой постоянный ток в области наноампер (нА) называется конденсаторами Leakage Current . Ток утечки является результатом того, что электроны физически проходят через диэлектрическую среду, вокруг ее краев или между выводами и со временем полностью разряжают конденсатор, если напряжение питания снимается.

Когда утечка очень мала, например, в конденсаторах пленочного или фольгового типа, ее обычно называют «сопротивлением изоляции» (R _p ), и ее можно выразить как высокое значение сопротивления параллельно конденсатору, как показано. Когда ток утечки велик, как в электролитах, это называется «током утечки», поскольку электроны проходят непосредственно через электролит.

Ток утечки конденсатора является важным параметром в цепях связи усилителя или в цепях источника питания, при этом лучшим выбором для приложений связи и / или хранения является тефлон и другие типы пластиковых конденсаторов (полипропилен, полистирол и т. Д.), Потому что чем ниже диэлектрическая постоянная , тем выше сопротивление изоляции.

Конденсаторы электролитического типа (танталовые и алюминиевые), с другой стороны, могут иметь очень высокую емкость, но они также имеют очень высокие токи утечки (обычно порядка 5-20 мкА на мкФ) из-за их низкого сопротивления изоляции, и поэтому не подходят для хранения или соединения. Кроме того, ток утечки для алюминиевых электролитов увеличивается с температурой.

5. Рабочая температура, (Т)

Изменения температуры вокруг конденсатора влияют на значение емкости из-за изменений диэлектрических свойств.Если температура воздуха или окружающей среды становится слишком горячей или холодной, значение емкости конденсатора может измениться настолько, что повлияет на правильную работу цепи. Нормальный рабочий диапазон для большинства конденсаторов составляет от -30 ^o C до +125 ^o C с номинальным напряжением, указанным для рабочей температуры , не более +70 ^o C, особенно для пластиковых конденсаторов.

Обычно для электролитических конденсаторов и особенно алюминиевых электролитических конденсаторов при высоких температурах (свыше +85 ^o C жидкости в электролите могут испаряться, а корпус конденсатора (особенно малых размеров) может деформироваться из-за внутреннее давление и прямая утечка.Также электролитические конденсаторы нельзя использовать при низких температурах, ниже примерно -10 ^o ° C, поскольку электролитный студень замерзает.

6. Температурный коэффициент, (TC)

Температурный коэффициент конденсатора — это максимальное изменение его емкости в заданном диапазоне температур. Температурный коэффициент конденсатора обычно выражается линейно в частях на миллион на градус Цельсия (PPM / ^o C) или в процентах изменения в определенном диапазоне температур.Некоторые конденсаторы являются нелинейными (конденсаторы класса 2) и увеличивают свое значение при повышении температуры, придавая им температурный коэффициент, который выражается положительным знаком «P».

Некоторые конденсаторы уменьшают свое значение при повышении температуры, придавая им температурный коэффициент, который выражается как отрицательный «N». Например, «P100» составляет +100 ppm / ^o C или «N200», что составляет -200 ppm / ^o C и т. Д. Однако некоторые конденсаторы не меняют своего значения и остаются постоянными в определенном диапазоне температур, например конденсаторы имеют нулевой температурный коэффициент или «НПО».Эти типы конденсаторов, такие как слюдяные или полиэфирные, обычно относятся к конденсаторам класса 1.

Большинство конденсаторов, особенно электролитические, теряют свою емкость при нагревании, но доступны конденсаторы с температурной компенсацией в диапазоне от P1000 до N5000 (+1000 ppm / ^o C до -5000 ppm / ^o C). Также возможно подключить конденсатор с положительным температурным коэффициентом последовательно или параллельно с конденсатором, имеющим отрицательный температурный коэффициент, в результате чего два противоположных эффекта будут нейтрализовать друг друга в определенном диапазоне температур.Еще одно полезное применение конденсаторов с температурным коэффициентом — их использование для нейтрализации влияния температуры на другие компоненты в цепи, такие как катушки индуктивности или резисторы и т. Д.

7. Поляризация

Конденсатор Поляризация обычно относится к конденсаторам электролитического типа, но в основном к алюминиевым электролитическим конденсаторам в отношении их электрического соединения. Большинство электролитических конденсаторов являются поляризованными, то есть напряжение, подключенное к клеммам конденсатора, должно иметь правильную полярность, т.е.е. положительное на положительное и отрицательное на отрицательное.

Неправильная поляризация может привести к разрушению оксидного слоя внутри конденсатора, что приведет к протеканию очень больших токов через устройство, что приведет к разрушению, как мы упоминали ранее.

У большинства электролитических конденсаторов отрицательная клемма -ve четко обозначена черной полосой, полосой, стрелками или шевронами на одной стороне корпуса, как показано на рисунке, для предотвращения неправильного подключения к источнику постоянного тока.

У некоторых более крупных электролитиков металлическая банка или корпус соединены с отрицательной клеммой, но у высоковольтных электролизеров металлическая банка изолирована, а электроды выведены на отдельные лопаточные или винтовые клеммы для безопасности.

Кроме того, при использовании алюминиевых электролитов в сглаживающих цепях источника питания следует позаботиться о том, чтобы сумма пикового напряжения постоянного тока и пульсирующего напряжения переменного тока не превратилась в «обратное напряжение».

8. Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

Эквивалентное последовательное сопротивление или ESR конденсатора — это полное сопротивление конденсатора по переменному току при использовании на высоких частотах и ​​включает в себя сопротивление диэлектрического материала, сопротивление постоянному току выводов клемм, сопротивление постоянного тока соединений. сопротивление диэлектрика и обкладки конденсатора измеряется при определенной частоте и температуре.

ESR Модель

В некотором смысле ESR противоположен сопротивлению изоляции, которое представлено как чистое сопротивление (без емкостного или индуктивного реактивного сопротивления) параллельно конденсатору. Идеальный конденсатор должен иметь только емкость, но ESR представляется как чистое сопротивление (менее 0,1 Ом), включенное последовательно с конденсатором (отсюда и название — эквивалентное последовательное сопротивление), и которое зависит от частоты, что делает его «ДИНАМИЧНОЙ» величиной.

Поскольку ESR определяет потери энергии «эквивалентного» последовательного сопротивления конденсатора, оно должно определять общие тепловые потери конденсатора I ² R, особенно при использовании в цепях питания и коммутации.

с относительно высоким ESR имеют меньшую способность пропускать ток к пластинам и от них во внешнюю цепь из-за более длительной постоянной времени заряда и разряда RC. ESR электролитических конденсаторов со временем увеличивается по мере высыхания электролита. Доступны конденсаторы с очень низким рейтингом ESR, которые лучше всего подходят при использовании конденсатора в качестве фильтра.

В заключение, конденсаторы с малой емкостью (менее 0,01 мкФ) обычно не представляют большой опасности для человека.Однако, когда их емкость начинает превышать 0,1 мкФ, прикосновение к выводам конденсатора может вызвать шок.

обладают способностью накапливать электрический заряд в виде напряжения на самих себе, даже когда в цепи нет тока, давая им своего рода память с большими емкостными конденсаторами электролитического типа, которые можно найти в телевизорах, фотовспышках и батареях конденсаторов. хранение смертельного заряда.

Как правило, никогда не прикасайтесь к выводам конденсаторов большой емкости после отключения источника питания.Если вы не уверены в их состоянии или безопасном обращении с этими конденсаторами большой емкости, обратитесь за помощью или советом к специалисту, прежде чем обращаться с ними.

Мы перечислили здесь лишь некоторые из множества характеристик конденсаторов, доступных как для идентификации, так и для определения условий его эксплуатации, а в следующем руководстве в нашем разделе о конденсаторах мы рассмотрим, как конденсаторы накапливают электрический заряд на своих пластинах и используем его для расчета его значение емкости.

Полное или частичное воспроизведение этого документа разрешено, если оба выполняются следующие условия:

1.Это примечание полностью включено в начало.
2. Плата не взимается, кроме расходов на копирование.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ Мы не несем ответственности за повреждение оборудования, ваше эго, взорванные детали, отключения электроэнергии в округе, спонтанно генерируемые мини (или больше) черные дыры, планетарные сбои или травмы, которые могут возникнуть в результате использования этого материала.

 (Зонд)
------- + --------- + -------- +
 (Зажим GND)

 

Почему низкий ESR важен при проектировании конденсаторов — Блог о пассивных компонентах

Источник: блог Capacitor Faks, EPCI

Энтони Кенни (Capacitor Faks) и Томас Зедничек (EPCI).Практичный конденсатор — не идеальный компонент. Его схемная модель содержит последовательную индуктивность (ESL) и последовательное сопротивление (ESR). Хотя эквивалентное последовательное сопротивление часто отображается в моделях цепей как постоянное значение, оно меняется в зависимости от условий эксплуатации. ESR — это сопротивление комбинации механизмов потери энергии при определенных условиях эксплуатации.

Некоторые потери энергии в конденсаторе могут быть связаны с проводниками, а другие — с диэлектрическим материалом. Эти потери меняются в основном в зависимости от напряжения и температуры.Наиболее распространенные механизмы потери энергии включают диэлектрические потери, сегнетоэлектрические потери, потери диэлектрической проводимости, межфазную поляризацию, потери частичного разряда, потери омического сопротивления, искрение между проводниками, электромеханические потери и потери на вихревые токи.

Вместе со значением емкости, ESR определяет постоянную времени для зарядки и разрядки конденсатора и, следовательно, скорость реакции конденсатора на изменения / пульсации напряжения / тока. В практических приложениях сглаживания конденсаторные технологии объединяются параллельно, где части с высокой емкостью обеспечивают фильтрацию объема (алюминиевые или танталовые конденсаторы), а малые конденсаторы MLCC с низким ESR устраняют быстрые высокочастотные всплески.

Примечание. Конденсаторы с самым низким ESR не всегда лучший выбор. Слишком низкое ESR конденсаторов в определенных приложениях, таких как конденсаторы обратной связи, может в конечном итоге вызвать некоторые проблемы с колебаниями операционного усилителя вне рабочих условий. Цепи типа LDO также очень чувствительны к диапазону ESR конденсаторов (включая изменение ESR в зависимости от температуры!), И исторически танталовые конденсаторы настоятельно рекомендовали использовать с LDO вместо MLCC со слишком низкими значениями ESR. Эти проблемы типичны для ИС старого поколения, новейшие ИС с постоянным улучшением архитектуры и компонентов значительно менее чувствительны к значениям ESR конденсаторов.Однако всегда полезно проверить техническое описание микросхемы IC.

Диэлектрические потери
Различные диэлектрические материалы по-разному реагируют на подачу или снятие напряжения. Диэлектрические потери связаны с поляризацией или релаксацией диэлектрических материалов в ответ на напряжение. Величина этих потерь зависит как от температуры, так и от частоты. Коэффициент рассеяния (DF) обычно используется для описания диэлектрических потерь материала.Коэффициент рассеяния и эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора зависят от электродов, а также их конфигурации. В пленочных конденсаторах диэлектрические потери вносят основной вклад в общее эквивалентное последовательное сопротивление.

Диэлектрические потери проводимости

Рис.1. Механизмы поляризации и юстировка диполей при приложенном напряжении.

Потери диэлектрической проводимости относятся к потерям, вызванным фактическим движением заряда по диэлектрическому материалу.Эти потери обычно максимальны при высоких температурах и низких частотах. В некоторых конденсаторах, таких как MLCC класса II, потери диэлектрической проводимости сильно зависят от приложенного напряжения.

Потери омического сопротивления
Металлические клеммы, электроды и внутренняя проводка конденсаторов показывают сопротивление. Эти потери энергии не сильно зависят от температуры и частоты. Однако на высоких частотах эффект глубины скин-слоя в электродах становится значительным. Хотя потери омического сопротивления, возникающие внутри клемм и внутренней проводки, незначительны в приложениях с низким током, их не следует игнорировать в приложениях с высоким током.

Сегнетоэлектрические гистерезисные потери

Некоторые материалы с высокой диэлектрической проницаемостью демонстрируют потери, которые сильно зависят от приложенного напряжения. Эти потери называются сегнетоэлектрическими гистерезисными потерями, и они возникают, когда поле внутренней поляризации и приложенное поле имеют одинаковую величину. Это условие вызывает насыщение диэлектрического материала. Конденсаторы, которые имеют материалы с такой высокой диэлектрической проницаемостью, проявляют чувствительность к реверсам напряжения, постоянной поляризации и изменению емкости в зависимости от напряжения.Сегнетоэлектрические гистерезисные потери распространены в керамических конденсаторах с материалами с высокой диэлектрической проницаемостью.

Рис.2. Сегнетоэлектрические материалы (BaTiO3 как диэлектрик MLCC класса II) демонстрируют некоторый гистерезис поляризации в зависимости от электрического поля

Межфазные поляризационные потери
Диэлектрические системы большинства высоковольтных конденсаторов состоят как минимум из двух различных материалов. Каждый из этих материалов имеет различную диэлектрическую проницаемость и свойства проводимости.Эта разница в свойствах вызывает накопление заряда на внутренних границах раздела таких материалов при приложении постоянного напряжения. Потери на межфазной поляризации являются обычным явлением в низкочастотных высоковольтных конденсаторах.

Потери при частичном разряде
Некоторые конденсаторы демонстрируют частичные разряды при высоких скоростях изменения напряжения. Этот механизм потери энергии называется потерей частичного разряда, и он часто встречается в конденсаторах с газовым наполнением и конденсаторах с жидким наполнением, особенно при высоких напряжениях.Потери при частичном разряде также могут быть вызваны инверсией напряжения.

Вихревые токи
В конденсаторах потери на вихревые токи сильно зависят от частоты. В большинстве приложений этот механизм потери энергии имеет незначительный эффект, и его обычно игнорируют. Однако в сетях формирования импульсов потери на вихревые токи имеют существенное влияние, и их следует учитывать.

Искрение
В некоторых конденсаторах во время разряда может возникать искрение. Искра возникает в основном между смежными металлическими поверхностями и является обычным механизмом потери энергии в импульсных конденсаторах.Этот механизм потери энергии зависит как от напряжения, так и от частоты.

Электромеханические потери
В большинстве конденсаторов электромеханические потери возникают в основном в диэлектрическом материале и внутренней проводке. В диэлектрическом материале электромеханические потери в основном вызваны электрострикцией. В некоторых случаях это может быть вызвано пьезоэлектрическим эффектом. Во внутренней проводке силы Лоренца могут вызвать изгиб. Когда это происходит, это приводит к потерям энергии.

СОЭ в керамических конденсаторах

Эквивалентное последовательное сопротивление — один из наиболее важных параметров, которые следует учитывать при выборе керамического конденсатора для вашей электронной схемы.В керамических конденсаторах этот параметр представляет собой сумму потерь, происходящих в металлических элементах и ​​диэлектрическом материале. Для многих приложений требуются керамические конденсаторы с низким ESR. Таким образом, очень важно учитывать этот параметр при выборе керамического конденсатора для вашей схемы.

Диэлектрические потери в керамических конденсаторах в основном зависят от микроструктурных факторов, состава диэлектрика и концентрации примесей. Пористость, морфология и размер зерна являются основными микроструктурными факторами, определяющими эквивалентное последовательное сопротивление.Коэффициент потерь варьируется от одного диэлектрического материала к другому. Избыточные потери могут вызвать нагрев диэлектрика, что приведет к тепловому пробою и выходу конденсатора из строя. В керамических конденсаторах диэлектрические потери преобладают на низких частотах. На высоких частотах эти потери уменьшаются, и их вклад в общий ESR незначителен.

Потери металла включают потери омического сопротивления и скин-эффект. В керамических конденсаторах потери металла в основном зависят от характеристик материалов и конструкции.Скин-эффект — это распространенный механизм потери энергии в электродах и выводах керамических конденсаторов. Этот механизм потери энергии зависит от частоты. Чрезмерные потери металла могут вызвать нагрев и термический пробой керамических конденсаторов. В отличие от диэлектрических потерь, потери в металле преобладают на высоких частотах.

Высокие значения ESR могут привести к чрезмерным потерям мощности и сокращению срока службы батареи. Использование конденсаторов с малыми потерями в приложениях связи и шунтирования помогает продлить срок службы батарей портативных электронных устройств.В усилителях мощности ВЧ легко достичь высокой эффективности и увеличенной выходной мощности с помощью керамических конденсаторов с малыми потерями. Использование конденсаторов с высоким ESR снижает эффективность, потому что большой процент мощности теряется в виде потерь ESR.

Конденсаторы с малыми потерями рассеивают меньше тепла. Использование таких компонентов позволяет разработчикам схем управлять тепловыми проблемами в электронных схемах. В высокочастотных приложениях использование керамических конденсаторов с высоким ESR может привести к чрезмерному нагреву. В усилителях с низким уровнем шума используются конденсаторы с низким ESR для повышения эффективности и эффективного усиления.

класса 1 обладают превосходной стабильностью и низким рассеянием вплоть до очень высоких частот. Они обычно используются в приложениях, где требуются конденсаторы с малыми потерями. С другой стороны, керамические диэлектрики класса 2 имеют более высокие потери, но обеспечивают высокую емкость / объемный КПД.

ESR в танталовых конденсаторах
Анод танталовых конденсаторов изготовлен из спеченных частиц металлического порошка тантала. Однако в танталовых конденсаторах фольгированного типа (которые больше не используются так часто) используется полоска фольги.Слой оксида используется в качестве изолятора, и его толщина определяет номинальное напряжение конденсатора. Диоксид марганца или проводящий полимер являются вторым проводником в твердых танталовых конденсаторах, используемых для покрытия оксидного слоя. В случае конденсаторов из фольги электролит является вторым проводником. Как в твердотельных танталовых, так и в фольговых конденсаторах используются дополнительные материалы для изготовления заделок.

В танталовых конденсаторах основной вклад в эквивалентное последовательное сопротивление вносят потери в контактирующих материалах и оксидных изоляторах.На высоких частотах потери оксидного изолятора менее значительны по сравнению с потерями материала контактов. Однако на низких частотах потери оксидного изолятора более значительны.

Потери оксида в танталовых конденсаторах незначительно увеличиваются с повышением температуры. Для сравнения, сопротивление диоксида марганца уменьшается с повышением температуры. Кроме того, потери сопротивления диоксиду марганца варьируются в зависимости от производственных процессов, и их сложно проанализировать. Проводящий полимер тантала имеет более низкие потери омического сопротивления — более низкое ESR — по сравнению с обычными типами MnO2, и он практически не имеет изменения ESR с температурой, в отличие от MnO2, где ESR при отрицательных температурах может быть примерно в 10 раз выше по сравнению с этими полимерами.

На низких частотах, особенно ниже 1 Гц, диэлектрическое поглощение и ток утечки имеют значительное влияние, и их следует учитывать. Как правило, в типичном танталовом конденсаторе ESR уменьшается с увеличением частоты. ESR во многом влияет на характеристики танталовых конденсаторов. Во-первых, его резистивный эффект вызывает нагрев конденсаторов. Во-вторых, ESR увеличивает импеданс в цепях, тем самым делая танталовые конденсаторы менее эффективными для развязки и фильтрации.

ESR в алюминиевых электролитических конденсаторах
Для приложений среднего и высокого напряжения требуются алюминиевые электролитические конденсаторы с малыми потерями. Конденсаторы с низким ESR имеют меньшие потери мощности и проблемы с внутренним нагревом по сравнению с конденсаторами с высоким ESR. Помимо снижения производительности, высокие значения ESR сокращают срок службы алюминиевого электролитического конденсатора. Кроме того, низкое значение ESR позволяет достичь большей емкости пульсаций по току.

В алюминиевом электролитическом конденсаторе алюминиевый анод, катодная фольга, электролит и выводы вносят вклад в общее ESR конденсатора.Величина сопротивления каждого источника в основном зависит от частоты и температуры. При низких частотах и ​​низких температурах оксид алюминия вносит наибольший вклад в общий ESR. С другой стороны, при высоких частотах и ​​высоких температурах наибольший вклад в общее СОЭ вносит электролит. Обычно в условиях применения бумажные комбинации и электролит являются основными источниками эквивалентного последовательного сопротивления в этих конденсаторах.

Полимерные и гибридные (сочетающие полимер и влажный электролит) электроды со значительно более низким и более стабильным ESR также доступны на рынке, которые устраняют большинство недостатков влажных электролитических конденсаторов, снижая омические потери, эффект высыхания (надежность и стабильность улучшение) и температурной зависимости СОЭ.

Значение ESR алюминиевого электролитического конденсатора зависит от толщины и плотности бумажных разделителей. Для минимизации эквивалентного последовательного сопротивления не рекомендуется использовать более толстые и плотные разделители. Использование большого количества язычков и материала электролита с высокой проводимостью помогает снизить ESR в алюминиевых электролитических конденсаторах. Соединения язычков, фольги и разделители бумаги могут быть адаптированы для внесения определенного вклада сопротивления в общее эквивалентное последовательное сопротивление.

Сравнение ESR с частотными конденсаторами

Фиг.3 Сравнение различных конденсаторных технологий 220uF 6.3V ESR с частотой

ESR используется для характеристики потерь конденсаторов, главным образом, в высокочастотной области со стандартной опорной частотой 100 кГц. ESR с частотной диаграммой иллюстрирует потери во всем частотном спектре. Как обсуждалось выше, низкочастотные потери ниже примерно 1 кГц вызваны «более медленной» поляризацией и потерями в диэлектрических слоях, средние частоты (от ~ 1 кГц до 10 кГц) обусловлены внутренними конструкционными потерями (такими как проводимость внутренней структуры и электролита), высокие частоты> 100 кГц вызваны в основном омическими потерями оконечных устройств, контактов и т. д.

Ссылаясь на Рис.3. Конденсаторы MLCC демонстрируют самые низкие значения ESR по сравнению с другими технологиями, относящимися к стандартной спецификации частоты 100 кГц, благодаря своей многослойной структуре. Это полезно для сглаживания высоких частот и быстрых всплесков для таких приложений, как импульсные источники питания. Однако на низких частотах конденсаторы MLCC класса II имеют более высокое значение ESR (и DF) по сравнению с другими технологиями. Таким образом, в практическом примере в случае присутствия низкочастотных всплесков (например, часто наблюдаемых 50–216 Гц) более эффективно использовать MLCC параллельно с некоторыми алюминиевыми или танталовыми электролитическими конденсаторами.

Заключение

Как и другие физические устройства, конденсаторы не являются идеальными или идеальными компонентами. Материалы, которые используются для изготовления конденсаторов, имеют конечное электрическое сопротивление. Таким образом, конденсаторы вносят в цепь некоторое сопротивление. Действительная часть комплексного импеданса, эквивалентное последовательное сопротивление, представляет собой сумму механизмов потери энергии, которые происходят в конденсаторе. Эти небольшие потери могут стать значительными, когда устройство будет работать в определенных условиях.

Некоторые из условий, которые могут существенно повлиять на поведение конденсатора, включают большой ток, высокую частоту и экстремальные температуры. В то время как частота, напряжение и температура могут влиять на характеристики конденсатора, только частота влияет на ESR. Поэтому при проектировании схемы для инженера-проектировщика очень важно учитывать частоту работы схемы, а также температуру компонентов.

Узнайте больше о пассивных элементах от экспертов отрасли! — Электронные курсы пассивных компонентов EPCI Academy для студентов и сертифицированные курсы для профессионалов:

Типы и характеристики конденсаторов | element14

Конденсаторы — это пассивные компоненты, накапливающие электрический заряд.Однако эту единственную функцию можно использовать разными способами в самых разных приложениях — переменного и постоянного тока, аналоговых и цифровых. Примеры включают схемы синхронизации и формирования сигналов, связь и развязку, фильтры и сглаживание формы сигналов, настройку телевидения и радио, генераторы и, с суперконденсаторами, накопители заряда для таких устройств, как лампы-вспышки для фотоаппаратов. Это разнообразие в сочетании с масштабированием для соответствия различным уровням мощности, тока и напряжения означает, что конденсаторы бывают разных форм, размеров и технологий изготовления.

В этой статье исследуются конденсаторы и значение их электрической емкости. Затем он смотрит на свойства, помимо емкости, которые определяют производительность компонентов и влияют на его целевую схему. Далее показано, как эти свойства по-разному проявляются в различных типах конденсаторов, доступных в настоящее время, и как они влияют на выбор конструктором типа конденсатора.

Иногда, однако, очевидный первый выбор проекта может быть не лучшим путем; по какой-то причине может оказаться желательным заменить одну конденсаторную технологию на другую.Соответственно, статья завершается кратким примером того, как полимерные конденсаторы могут заменить многослойные керамические конденсаторы.

Что такое конденсатор?

Как показано на рисунке 1, конденсатор состоит из двух проводящих пластин, находящихся в непосредственной близости друг от друга, разделенных изолятором или диэлектриком. Подайте постоянный ток на пластины, и они будут накапливать равные и противоположные заряды; отрицательный на одной пластине и положительный на другой. Удалите источник питания, и пластины сохранят свой заряд, за исключением утечки.Затем, если пластины подключены к нагрузке, такой как лампа-вспышка камеры, они направят в нее всю свою энергию для питания вспышки.

Рис.1 Символы конденсаторов — Изображение принадлежит Premier Farnell

Обратите внимание, что конструкция конденсатора означает, что он блокирует постоянный ток, но проводит переменный ток. Как правило, чем выше частота переменного напряжения, тем лучше конденсатор проводит переменный ток.

Количество энергии, которое может хранить конденсатор, определяется его емкостью, измеряемой в фарадах.Поскольку фарад — это непрактично большая единица емкости (за исключением суперконденсаторов), реальные компоненты оцениваются в одном из следующих диапазонов СИ:

• 1 мФ (миллифарад, одна тысячная (10−3) фарада)
• 1 мкФ (микрофарад, одна миллионная (10-6) фарада)
• 1 нФ (нанофарад, одна миллиардная (10-9) фарада)
• 1 пФ (пикофарад, одна триллионная (10-12) a фарад)

В любом случае емкость C в фарадах определяется уравнением:

Где q — заряд в кулонах (+ q и -q заряды на пластинах), а V — напряжение в вольтах на пластинах. .2

Первое из приведенных выше уравнений говорит нам, что увеличение емкости позволяет сохранять больший заряд для данного напряжения на конденсаторе. Емкость можно увеличить, увеличив размер пластин, сдвинув пластины ближе друг к другу или улучшив изоляционные свойства диэлектрика. Конденсаторы всех типов достигают своих целевых значений емкости, регулируя эти три переменные в соответствии с требованиями. Следовательно, если требуемое значение емкости может быть получено с помощью конденсаторов различных типов, как нам решить, какой тип лучше всего подходит для любого конкретного применения?

Ответ заключается в том, что в то время как идеальные конденсаторы должны иметь только емкость, реальные устройства также имеют множество других параметров и характеристик, которые влияют на их производительность и пригодность для целевого применения.Эти факторы зависят от используемой конденсаторной технологии, и все это необходимо учитывать при выборе оптимального решения.

Критерии включают рабочее напряжение, размер устройства, частотную характеристику, старение (высыхание влажного электролита), вызывающее потерю емкости, максимальную рекомендуемую рабочую температуру, воспламеняемость и свойства самовосстановления. Иногда чрезвычайно низкое паразитное сопротивление (известное как эквивалентное последовательное сопротивление или ESR) необходимо для минимизации потерь I2R в приложениях с высоким током.

Далее мы более внимательно рассмотрим эти и другие свойства конденсаторов, а затем то, как они отражаются в различных типах конденсаторов.

Свойства конденсатора

Публикация KEMET «Введение в конденсаторные технологии» содержит много полезной информации и дает основу для обсуждения свойств конденсаторов, приведенного ниже.

Диэлектрические характеристики и конденсатор CV

Диэлектрические свойства влияют на объемный КПД конденсаторов, т.е.е. количество емкости на данный объем. Это выражается в виде значения CV, где C = емкость, а V — напряжение. Значения CV являются важными факторами при проектировании портативных систем или очень плотно установленных печатных плат, где важна высокая емкость при минимальном объеме.

Некоторые диэлектрики, например тантал, известны своими высокими характеристиками CV. CV также можно увеличить за счет максимизации полезной площади поверхности электрода и минимизации накладных расходов на упаковку.

Проблемы с практической емкостью

Полезная емкость конденсатора может отличаться от его номинального значения из-за нескольких факторов.К ним относятся:

• Температура
• Влажность
• Напряжение переменного и постоянного тока
• Частота сигнала
• Возраст конденсатора
• Механический
• Пьезоэлектрический эффект

При выборе конденсатора для применения необходимо учитывать его характеристики с учетом этих факторов. во внимание.

Допуски — еще одно важное соображение. Конденсаторы имеют коды допусков, наиболее распространенные коды:

• ± 20% = M
• ± 10% = K
• ± 5% = J
• ± 2.5% = H
• ± 2% = G
• ± 1% = F

Зависимость тока утечки от сопротивления изоляции

Диэлектрические материалы в конденсаторах не являются идеальными изоляторами; они могут пропускать небольшой постоянный ток утечки по разным причинам, характерным для каждого типа диэлектрика. Это приведет к медленному падению напряжения на клеммах заряженного конденсатора, поскольку ток утечки истощает его заряд.

Как правило, сопротивление изоляции имеет тенденцию к уменьшению с увеличением значений емкости.Ток утечки увеличивается с ростом температуры.

Взаимосвязь между током утечки (LC) и сопротивлением изоляции диэлектрика конденсатора (IR) определяется простой формулой:

I (LC) = V / R (IR)

Заряд / разряд

Когда Напряжение постоянного тока подается на конденсатор последовательно с резистором, конденсатор заряжается со скоростью, установленной приложенным напряжением, состоянием заряда относительно его конечного значения, последовательным сопротивлением и собственной емкостью.Произведение сопротивления и емкости, RC, известно как постоянная времени цепи. Точнее, постоянная времени RC — это время, необходимое для зарядки конденсатора на 63,2% разницы между начальным и конечным значениями. То же значение RC также определяет время, необходимое для разряда конденсатора через последовательный резистор.

Диэлектрическая прочность

Если напряжение на конденсаторе достаточно увеличивается, электрическое поле в конечном итоге приведет к пробою диэлектрика и пропусканию тока.С некоторыми диэлектриками эффект остается постоянным, поэтому конденсатор разрушается.

Однако некоторые диэлектрики могут самовосстанавливаться. Например, пленочные и бумажные конденсаторы с очень тонкими электродами могут самовосстанавливаться, поскольку большой ток пробоя нагревает электродные слои, заставляя металлы испаряться и окисляться вдали от пораженной области, тем самым изолируя путь короткого замыкания от остальной части конденсатора. Этот процесс может происходить даже в приложениях с очень большой мощностью до нескольких киловатт.

Рассеяние энергии

Когда переменное напряжение подается на конденсатор, ток течет через его диэлектрический материал и проводящие части. На практике часть этого тока рассеивается в небольшом сопротивлении внутри конденсатора. Это рассеяние проявляется в повышении температуры конденсатора. Общее сопротивление конденсатора, называемое эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), представляет собой сумму двух элементов:

• Сопротивление диэлектрического материала
• Сопротивление проводящих частей

Индуктивность

Электроды и подводящие провода или выводы конденсатора металлические проводники, с которыми связана некоторая индуктивность.Эта индуктивность имеет тенденцию противостоять изменениям переменного тока через конденсатор. Он известен как эквивалентная последовательная индуктивность или ESL.

Описание эквивалентной схемы конденсатора

Проводящие части конденсатора имеют соответствующее омическое сопротивление, которое в сочетании с диэлектрическим сопротивлением образует эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Практический конденсатор можно описать с помощью так называемой эквивалентной схемы, как на рисунке 2, где резистор (ESR) и индуктор (ESL) включены последовательно с чистой емкостью параллельно с резистором, равным сопротивлению изоляции диэлектрик.

Рис. 2: Эквивалентная схема конденсатора с паразитной индуктивностью и сопротивлением — Изображение через KEMET

Различные типы конденсаторов

На Рис. 3 показаны различные типы конденсаторов, доступные в настоящее время. Ниже мы рассмотрим типы конденсаторов постоянной емкости.

Рис. 3: Иерархия типов конденсаторов — Изображение предоставлено Würth Elektronik

Caoacitorguide.com предоставляет подробные объяснения различных типов конденсаторов и их конструкции; приведенная ниже информация о типе конденсатора (кроме Glass и Feedthru) основана на этом содержании.

Пленочные

Пленочные конденсаторы используют тонкую пластиковую пленку в качестве диэлектрика; он может быть металлизирован или оставлен без обработки, в зависимости от требуемых свойств конденсатора. Эти типы обеспечивают стабильность, низкую индуктивность и низкую стоимость. Различные варианты пленок включают полиэфирные, металлизированные, полипропиленовые, тефлоновые и полистирольные. Емкость варьируется от 1 нФ до 30 мкФ.

Эти типы конденсаторов неполяризованы, что делает их пригодными для передачи сигналов переменного тока и питания. Пленочные конденсаторы могут иметь очень высокие значения емкости конденсаторов, которые они сохраняют дольше, чем другие типы конденсаторов.Они очень надежны, имеют длительный срок хранения и срок службы, а процесс старения обычно происходит медленнее, чем у других типов, таких как электролитические. У них низкие значения ESR и ESL, следовательно, очень низкие коэффициенты рассеяния. Их можно сделать так, чтобы они выдерживали напряжения в диапазоне киловольт и могли обеспечивать очень сильные импульсы импульсного тока.

Доступны силовые пленочные конденсаторы, которые могут выдерживать реактивную мощность более 200 вольт-ампер. Они используются в устройствах силовой электроники, фазовращателях, рентгеновских вспышках и импульсных лазерах.Варианты с низким энергопотреблением используются в качестве развязывающих конденсаторов, фильтров и аналого-цифровых преобразователей. Другими известными приложениями являются предохранительные конденсаторы, подавление электромагнитных помех, балласты люминесцентных ламп и демпфирующие конденсаторы.

Рис.4: Конденсаторы из полиэфирной пленки — изображение с Wikimedia Commons

Керамика

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используется керамический материал. Многослойный чип-конденсатор (MLCC) и керамический дисковый конденсатор являются наиболее часто используемыми типами в современной электронике.MLCC изготавливаются по технологии поверхностного монтажа (SMT) и широко используются из-за своего небольшого размера. Значения емкости обычно находятся в диапазоне от 1 нФ до 1 мкФ, хотя доступны значения до 100 мкФ. Они неполяризованы, поэтому могут использоваться в цепях переменного тока. Они обладают отличной частотной характеристикой благодаря низкому резистивному и индуктивному паразитным эффектам.

Сегодня доступны два класса керамических конденсаторов: класс 1 и класс 2. Керамические конденсаторы класса 1 используются там, где требуются высокая стабильность и низкие потери.Они очень точны, а значение емкости стабильно в зависимости от приложенного напряжения, температуры и частоты.

Конденсаторы класса 2 имеют высокую емкость на единицу объема и используются для менее чувствительных приложений. Их термическая стабильность обычно составляет ± 15% в диапазоне рабочих температур, а допуски по номинальным значениям составляют около 20%.

MLCC предлагают высокую плотность упаковки для монтажа на печатной плате, хотя также доступны физически мощные керамические компоненты, которые могут выдерживать напряжения от 2 кВ до 100 кВ с номинальной мощностью выше 200 ВА.

Рис. 5: Керамический конденсатор — Изображение из Википедии

Электролитический

В электролитических конденсаторах используется электролит для обеспечения большего значения емкости, чем в конденсаторах других типов. Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, поэтому их необходимо использовать в цепях постоянного тока и правильно смещать. Электролитические конденсаторы могут быть либо с жидким электролитом, либо с твердым полимером. Обычно они изготавливаются из тантала или алюминия. Алюминиевые конденсаторы обычно имеют емкость от 1 мкФ до 47 мФ с рабочим напряжением до нескольких сотен вольт постоянного тока.Однако суперконденсаторы, иногда называемые двухслойными конденсаторами, также доступны с емкостью в сотни или тысячи фарад.

К недостаткам относятся большие токи утечки, большие допуски значений, обычно составляющие 20%, эквивалентное последовательное сопротивление и ограниченный срок службы. Значения емкости также меняются со временем. Конденсаторы могут перегреться или даже взорваться при воздействии напряжений обратной полярности.

Электролитические конденсаторы используются в приложениях, где не требуются жесткие допуски и поляризация переменного тока, но требуются большие значения емкости.Примеры включают в себя этапы фильтрации в источниках питания для удаления пульсаций переменного тока или для сглаживания входа и выхода в качестве фильтра нижних частот для сигналов постоянного тока со слабой составляющей переменного тока.

Рис.6: Электролитический конденсатор — Изображение с flickr

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы — это тип электролитических конденсаторов, как описано выше. Они могут накапливать чрезвычайно большое количество электроэнергии, используя два механизма; двухслойная емкость и псевдоемкость. Первый является электростатическим, а второй — электрохимическим, поэтому суперконденсаторы сочетают в себе характеристики обычных конденсаторов с характеристиками обычных батарей.

Фактически, они используются в качестве альтернативы батареям во многих приложениях, включая автомобильные системы рекуперации кинетической энергии (KERS), фотовспышки и статическую память RAM. Возможности будущего включают мобильные телефоны, ноутбуки и электромобили; их самым захватывающим преимуществом является очень высокая скорость перезарядки, что означает, что электромобиль можно зарядить за несколько минут.

Эта технология позволяет достичь значений емкости до 12000 F. Они имеют очень быстрое время зарядки и разрядки, сравнимое с обычными конденсаторами, из-за их низкого внутреннего сопротивления.Напротив, для полной зарядки аккумуляторов может потребоваться до нескольких часов. Суперконденсаторы также имеют удельную мощность в 5-10 раз больше, чем батареи; например, 10 кВт / кг по сравнению с 1–3 кВт / кг для литий-ионных аккумуляторов. Суперконденсаторы при неправильном обращении нагреваются не так сильно, как батареи, и имеют практически неограниченный срок службы по сравнению с 500+ циклами, типичными для батарей.

К недостаткам суперконденсаторов относятся низкая удельная энергия (Втч / кг), линейная характеристика напряжения разряда (суперконденсатор рассчитан на 2.Выходное напряжение 7 В упадет до 1,35 В при разряде 50%, например) и высокой стоимости. До сих пор это не позволяло суперконденсаторам заменять батареи в большинстве приложений.

Рис.7: Технологии суперконденсаторов — Изображение с Wikimedia Commons

Слюдяные

Слюдяные конденсаторы сегодня означают серебряные слюдяные конденсаторы, изготовленные из листов слюды, покрытых металлом с обеих сторон. Значения емкости небольшие, обычно от нескольких пФ до нескольких нФ, хотя самые большие типы слюды могут достигать 1 мкФ.Номинальное напряжение обычно составляет от 100 до 1000 вольт, хотя некоторые конденсаторы рассчитаны на напряжение до 10 кВ для радиочастотных передатчиков. Они также используются в других высоковольтных устройствах из-за высокого напряжения пробоя.

Они имеют низкие потери, позволяют использовать на высоких частотах, надежны, и их стоимость остается стабильной с течением времени. Конденсаторы также стабильны в широком диапазоне напряжения, температуры и частоты. Обычно они имеют относительно небольшую емкость. Они обеспечивают точность с допусками до +/- 1%.Однако конденсаторы громоздкие и дорогие.

Рис.7: Серебряные слюдяные конденсаторы — Изображение с Wikimedia Commons

Стекло

Стеклянные конденсаторы используются в ВЧ схемах, где требуется максимальная производительность. Они обладают низким температурным коэффициентом без гистерезиса, нулевой скоростью старения, отсутствием пьезоэлектрического шума, нулевой скоростью старения и чрезвычайно низкими потерями. Они также обладают высокой способностью к высокочастотному току с высокими рабочими температурами, часто до 200 ° C.

Feedthru

AVX предлагает линейку проходных конденсаторов, которые доступны как в стандартном размере 0805, так и в размере 1206.Эти конденсаторы — идеальный выбор для подавления электромагнитных помех, широкополосной фильтрации ввода-вывода или кондиционирования линии питания Vcc. Уникальная конструкция проходного конденсатора обеспечивает низкую параллельную индуктивность и обеспечивает отличную развязку для всех сред с высокими значениями di / dt и обеспечивает значительное снижение шума в цифровых схемах до 5 ГГц. AVX предлагает проходные конденсаторы автомобильного класса, соответствующие стандарту AEC-Q200. Эти конденсаторы доступны в диэлектриках NP0 и X7R с вариантами заделки, включая никель и олово с гальваническим покрытием.

Взаимозаменяемость типов конденсаторов

Хотя различные типы конденсаторов оптимизированы для разных приложений, возможно или желательно заменить один тип другим. Например, Panasonic подготовила подробный технический документ, в котором показано, как полимерные конденсаторы могут заменить MLCC в различных приложениях. Информация из этой статьи представлена ​​ниже.

Современные разработки ИС и связанные с ними ожидания в отношении их производительности предъявляют более строгие требования к соответствующим компонентам, включая конденсаторы.Эта тенденция очевидна, например, в конструкциях преобразователей постоянного тока в постоянный. Это способствует повышению энергоэффективности, увеличению токов нагрузки, миниатюризации и повышению частоты переключения. Для таких тенденций требуются конденсаторы, способные выдерживать более высокие токовые нагрузки при меньшем объеме. Существует возрастающая потребность в сочетании высокой производительности и удельной мощности с длительным сроком службы, высокой надежностью и безопасностью.

Выходные конденсаторы необходимы для преобразователей постоянного тока в постоянный, потому что вместе с главной катушкой индуктивности они обеспечивают резервуар электрической энергии на выходе и сглаживают выходное напряжение.Входные конденсаторы должны хорошо работать с точки зрения рассеивания мощности и пульсаций. Они должны поддерживать напряжение и обеспечивать стабильное напряжение шины для инвертора.

Для этих входных и выходных ролей преобразователя постоянного тока в постоянный можно использовать конденсаторы различных типов. На рис.8 показаны некоторые варианты, в том числе электролитические конденсаторы, OSCON, SP-Cap, POS-Cap, пленочные конденсаторы и многослойные керамические конденсаторы (MLCC), и их производительность ранжируется в соответствии с каждой характеристикой. Хотя лучший выбор зависит от приложения, мы можем сравнить относительные характеристики каждого типа.

Рис. 8: Типы и характеристики конденсаторов — Изображение предоставлено Panasonic

В то время как электролитические конденсаторы обеспечивают наибольшее ESR, их характеристики емкости и тока утечки значительно ухудшаются при более высоких температурах и частотах. Керамические конденсаторы с очень низким ESR и ESL обеспечивают отличные переходные характеристики, но у них есть ограничения на снижение емкости. Они также могут работать при очень высоких токах пульсаций, но они склонны к отказу из-за старения и требуют более низких рабочих электрических полей.

Полимерные электролитические конденсаторы широко используются в источниках питания для схем ИС для функций буфера, байпаса и развязки, особенно в устройствах плоской или компактной конструкции. Поэтому они конкурируют с MLCC, но предлагают более высокие значения емкости и, в отличие от керамических конденсаторов классов 2 и 3, не проявляют микрофонного эффекта.

Для входных и выходных фильтров преобразователей постоянного тока в постоянный наиболее широко используются конденсаторы MLCC из-за их низкой стоимости и низкого ESR и ESL. Однако у них есть недостатки, в том числе:

• Малая емкость на единицу объема, особенно для диэлектрических материалов класса 1 (NO / COG)
• Большой размер корпуса, склонный к растрескиванию при изгибе печатной платы
• Нестабильность смещения постоянного тока
• Пьезоэффект (пение)

Именно здесь полимерные конденсаторы находят свое применение.Panasonic производит твердотельные полимерные алюминиевые конденсаторы: SP-Caps и OS-CON, тантал-полимерные конденсаторы (POS-CAP) и полимерные гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы. Эти типы полимерных конденсаторов расширяют сферу применения. Они обладают большой емкостью и отличными характеристиками смещения, намного превосходящими характеристики MLCC, а также обладают чрезвычайно низкими характеристиками ESR и ESL.

Кроме того, полимерные конденсаторы обеспечивают очень высокую надежность и превосходные низкотемпературные характеристики за счет использования твердых полимерных материалов в качестве электролита.

Схема на рис. 9 ниже показывает пару примеров того, как различные полимерные конденсаторы могут улучшить характеристики конденсаторов MLCC.

Рис. 9: Пример схемы, сравнивающей MLCC и полимерные конденсаторы — Изображение предоставлено Panasonic

Исходные конденсаторы

Различные типы конденсаторов с широким диапазоном рабочих характеристик можно найти на веб-сайте Farnell element14.