ESR конденсатора, что это за параметр и почему он так важен для конденсатора | Энергофиксик

ESR (или эквивалентное последовательное сопротивление) — один из самых важных параметров конденсаторов. А вот для чего так важно знать этот параметр и пойдет речь в этой статье.

Содержание

Реальные параметры конденсатора

Высокое значение ESR, чем оно вредно для аппаратуры

Электролитические конденсаторы и ESR

ESR табличные параметры

Измерение ESR

Заключение

Реальные параметры конденсатора

В нашем мире нет ничего идеального и даже, казалось бы, в простейшем конденсаторе, кроме параметра – емкость, есть еще ряд других параметров, которые просто необходимо учитывать. Давайте рассмотрим, из чего состоит реальный конденсатор.

yandex.ru

yandex.ru

Итак, теперь давайте расшифруем, что же означают все эти элементы:

— R – сопротивление самого диэлектрика и корпуса между обкладками конденсатора.

— С – непосредственно сама емкость рассматриваемого конденсатора.

— ESR – эквивалентное последовательное сопротивление.

— ESI (более распространенное название ESL) – эквивалентная последовательная индуктивность.

Вот из таких элементов и состоит вроде бы простой электролитический конденсатор.

Теперь давайте рассмотрим каждый из элементов более пристально.

Сопротивление диэлектрика (R)

В роли диэлектрика может выступать сам электролит в электролитических конденсаторах, либо любой другой вариант. Также корпус обладает определенным сопротивлением и тоже произведен из диэлектрического материала.

Емкость конденсатора (С)

Величина аккумулируемого заряда указана на самом корпусе изделия, реальная емкость может несколько отличаться от той, что записана.

Последовательная индуктивность ESI (ESL)

Собственная индуктивность обкладок и выводов. В схемах с низкой частотой этим параметром можно просто напросто пренебречь.

ESR

Так вот ESR — это не что иное, как сопротивление выводов и обкладок.

yandex.ru

yandex.ru

И данная величина высчитывается по такой формуле:

yandex.ru

yandex.ru

Где:

ρ – удельное сопротивление проводника;

I – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

По выше представленной формуле вы сможете рассчитать (правда приблизительно) величину сопротивления выводов и обкладок конденсатора.

Но чтобы не сидеть с калькулятором и линейкой, давно созданы специальные приборы.

Высокое значение ESR, чем оно вредно для аппаратуры

Теперь давайте разберемся, чем вредно высокое значение ESR. До того времени, пока в электронике балом стали править импульсные блоки питания никому никакого дела не было до этого параметра.

Ведь при постоянном токе и при низких частотах конденсатор сам по себе оказывает большое сопротивление протекающему электрическому току. И при таких условиях паразитные доли сопротивления ESR просто никого не волновали. А вот конденсатор в ВЧ цепях — это совершенно другая история.

Как известно, конденсатор пропускает переменную составляющую. И при росте частоты сопротивление конденсатора падает. Это утверждение верно, согласно данной формуле:

yandex.ru

yandex.ru

Где:

Xс– сопротивление самого конденсатора, измеряемое в Ом;

П – 3,14;

F – частота, измеряется в Герцах;

С – емкость, измеряется в Фарадах.

Но одну очень важную деталь мы упустили, а именно то, что при росте частоты сопротивление выводов и пластин имеет постоянную величину.

И если представить себе изделие с бесконечно большой частотой, то в нем сопротивление конденсатора будет равняться его ESR.

А это значит, что по факту конденсатор становится ни чем иным как резистором.

А мы знаем с вами, что резистор в любой сети во время работы рассеивает часть мощности на себе. И выразить эту мощность можно по следующей формуле:

yandex.ru

yandex.ru

Где

I – сила протекающего тока;

R – сопротивление резистора ESR, измеряется в Омах.

Из этого следует довольно простой и логичный вывод: чем выше будет ESR, тем больше мощности будет рассеиваться. То есть будет больше все нагреваться.

А это значит, если конденсатор обладает большим значением ESR, то и греться он будет гораздо сильнее. А это крайне нежелательно, ведь с ростом температуры у конденсатора будет изменяться емкость.

У конденсаторов даже есть такой параметр как TKE – температурный коэффициент емкости, который как раз и показывает на сколько «уходит» емкость от заявленных параметров в зависимости от роста температуры.

Электролитические конденсаторы и ESR

В большинстве случаев параметр ESR относится именно к электролитическим конденсаторам. Ведь именно электролит, при разогревании начинает терять свою емкость, что несомненно плохо.

Нагрев приводит к быстрому старению и вздутию изделия. И у таких конденсаторов в первую очередь начинает расти ESR, а емкость некоторое время может оставаться даже неизменной (соответствовать надписи на корпусе).

yandex.ru

yandex.ru

Довольно часто конденсаторы распухают в импульсных блоках питания и материнских платах. И первым признаком такого дефекта является тот факт, что изделие начинает включаться не сразу, а с задержкой.

ESR табличные параметры

Чтобы проверить параметр ESR, нужно знать какая величина является нормой, вот небольшая табличка значений для электролитических конденсаторов.

yandex.ru

yandex.ru

Измерение ESR

Мы разобрались, что такое ESR и почему этот параметр так важен, теперь давайте узнаем как и с помощью каких приборов этот параметр измерять.

Для этого нам понадобиться RLC – транзистометр, который как раз и способен замерить этот крайне важный параметр. И несколько подопытных конденсаторов.

Производим замеры

Как вы видите, параметр ESR у всех проверенных конденсаторов не превышает табличных значений, а значит, эти конденсаторы вполне можно использовать в высокочастотных схемах.

Изделия с низким ESR

Технологии непрерывно развиваются и сейчас большинство схем строятся на ВЧ части. Поэтому к конденсаторам выдвигаются особые требования. Именно поэтому все больше используются конденсаторы с маркировкой LOW ESR, которые так же могут выделяться золотым цветом.

На сегодняшний день наименьшим ESR обладают керамические и SMD — керамические конденсаторы.

yandex.ru

yandex.ru

Заключение

Вот такой он немаловажный параметр конденсаторов, который желательно проверить перед сборкой любой поделки. А поможет в проверке RLC транзистометр, который вы можете купить по этой ссылке. Понравилась статья, тогда ставим палец вверх. Спасибо за ваше внимание!

Что такое ESR. Измерение ESR. Прибор для измерения ESR

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.

Измерение ESR

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.

ESR 220 мкф на 35в

Или такой же 220мкф на 35в из статьи Ремонт кадровой развертки на примере телевизора AIWA TV-215KE, 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 :).

Виде обзор работы ESR метра
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.

Рекомендую посмотреть обзор моего нового ESR метра на аккумуляторе по

этой ссылке

Перечень всех моих инструментов для ремонта можете зайти здесь:

Спасибо за внимание.

---

---

Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь.

---

Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме .

---

Загрузка…

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

ОСОБЕННОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ С НИЗКИМ ESR
До последнего времени четкое определение конденсатора с низким ESR отсутствовало. Такие стандарты, как JIS5141 и EIA395, касаются только процедур испытаний конденсаторов. Отсутствие стандартов заставило отдельных производителей самостоятельно определять, что же значит конденсатор с низким ESR. В итоге большинство поставщиков установили согласованный критерий, определяющий такие конденсаторы как элементы, у которых:
· срок службы больше, чем у стандартных конденсаторов;
· максимальный импеданс задается на частоте 100 кГц и остается неизменным в диапазоне температур +20…-10°С;
· пульсирующий ток определяется на частоте 100 кГц;
· повышенная температурная стабильность (температурный коэффициент импеданса).
Конденсаторы с низким ESR одного и того же номинала могут монтироваться в корпуса различных размеров.
Для лучшего понимания того, что же представляют собой конденсаторы с низким ESR и каковы их характеристики, необходимо сначала понять, что же значит низкое ESR и как оно влияет на рабочие характеристики схемы. Эквивалентная схема конденсатора содержит четыре основных элемента (рис.1), причем значения трех – импеданса конденсатора (Z), эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), эквивалентной последовательной индуктивности (ESL) – зависят от частоты. Значение Rp зависит от постоянного тока. Рассмотрим лишь зависящие от частоты характеристики конденсатора – ESL, ESR и Z.
ESL – сумма индуктивностей всех индуктивных элементов конденсатора. ESL = 2PIЧfЧL, где f – рабочая частота и L – индуктивность.
ESR, подобно ESL, – сумма всех резистивных элементов конденсатора. ESR = DF/(2PIЧfЧC)ЧХс, где DF – коэффициент рассеяния,
f – частота, С – емкость и Хс – емкостное сопротивление,
…
Z – импеданс конденсатора. Z = Ц(ESR)2 + (ESL – Xc)2.
Зависимости этих параметров от частоты приведены на рис.2.
Частотные зависимости параметров всех конденсаторов имеют одинаковый характер. Таким образом, для уменьшения ESR следует использовать конденсатор либо большей емкости, либо с меньшим коэффициентом рассеяния. Уменьшение ESR с увеличением емкости конденсатора хорошо понятно и не требует объяснений. Уменьшение ESR за счет применения диэлектрика с меньшим коэффициентом рассеяния наглядно иллюстрирует табл.1, из которой можно сделать несколько важных выводов.
Во-первых, если обратить внимание на частоты, для которых рассчитывалось значение ESR, можно отметить, что с увеличением частоты значение ESR уменьшается. Поэтому при задании в технических условиях на конденсатор с низким ESR требуемого значения эквивалентного последовательного сопротивления необходимо также указывать частоту, на которой ESR измеряется, в противном случае велика вероятность неправильного выбора конденсатора. На рис.3 приведена типовая зависимость ESR от частоты для танаталового конденсатора емкостью 22 мкФ на напряжение 25 В.
Важна и температура, которую необходимо учитывать при оценке конденсатора, особенно если он должен работать при минусовых температурах. Это в первую очередь существенно для алюминиевых электролитических конденсаторов. При очень низких температурах емкость этих конденсаторов может уменьшиться на 10–40%, а DF возрасти на порядок. Поэтому конденсаторы, которые должны работать при низких температурах окружающей среды, необходимо выбирать очень тщательно.

Во-вторых, у конденсаторов с различными диэлектриками различны и значения ESR. Меняя диэлектрик, можно изменять значение ESR. Следует обратить внимание на существенное различие между значениями ESR для алюминиевых электролитических и полипропиленовых конденсаторов.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Различны и значения ESR для пленочных и алюминиевых электролитических конденсаторов. Эти различия определяют предпочтительные области применения каждого типа. К достоинствам пленочных конденсаторов относятся, в первую очередь, независимая полярность конструкции, высокое рабочее напряжение, малые значения емкости, жесткие допуски на значение емкости, самовосстановление (только металлизированная конструкция), высокая безотказность, стойкость к большому току пульсации, разнообразие форм выводов и корпусов. Применяются пленочные конденсаторы, как правило, в системах, где требуется низкое ESR для подавления электромагнитных и радиопомех.

Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в импульсных преобразователях напряжения. Выпускаются они различных, отличающихся по своим параметрам, типов (табл.2). Так, в сравнении со стандартными, алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR характеризуются большими значениями емкости, большим сроком службы (более 5 тыс. часов) и долговечностью при полной нагрузке, способностью выдерживать более высокие токи пульсации, большим разнообразием размеров корпусов.
Самые большие различия получены для таких параметров, как долговечность при полной нагрузке, импеданс (Z) и ESR на частоте 100 кГц. Конденсаторы с малыми значениями ESR и импеданса широко используются в импульсных источниках питания для обеспечения стабильности их характеристик. Конденсаторы с высокими значениями ESR будут слишком нагреваться и не позволят стабилизировать ток. Очевидно, саморазогрев конденсаторов также приводит к сокращению их срока службы и, соответственно, к ухудшению характеристик и срока службы стабилизатора на токовых ключах. К тому же, максимальное значение тока пульсации низкоимпедансных конденсаторов больше, чем у стандартных, что позволяет сократить число используемых элемнтов и, тем самым, уменьшить размеры преобразователя.
В качестве примера на рис.4 приведена зависимость напряжения пульсаций на ИС от ESR конденсатора, используемого в цепи развязки по питанию. Комментарии, как говорится, излишни.
Таким образом, если в схеме необходимо использовать конденсаторы с низким ESR, в первую очередь следует определить допустимые пределы значения эквивалентного сопротивления и выбрать компоненты, «соответствующие» требованиям. При этом важно знать условия, при которых производитель проводил испытания, поскольку их характеристики существенно влияют на работу конденсатора в схеме. Серьезную техническую поддержку при выработке требований и рекомендаций по выбору нужного типа конденсатора оказывают разработчикам такие изготовители, как Teapo Electronics и Illinois Capacitor.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ведущие мировые компании по производству конденсаторов уделяют очень большое внимание конденсаторам с низким ESR. Например, Teapo Electronic Corporation, специализирующаяся на выпуске высококачественных алюминиевых электролитических и пленочных конденсаторов, предлагает алюминиевые электролитические низкоимпедансные конденсаторы с низким ESR на рабочую температуру до 105°C серий SC (срок службы 3 тыс. ч при температуре 105°C ) и SX (5 тыс. ч при температуре 105°C ).
Но, пожалуй, нигде, кроме России, нельзя встретить столь вопиющее неcоответствие между назначением изделия и уровнем (откровенно низким) используемой элементной базы. Например, вряд ли где-либо еще в дорогой системе промышленной автоматики можно найти плохие «электролиты». И это не у одного какого-либо производителя. Это – общая беда российской электронной промышленности последних лет. Правда, сегодня ситуация меняется. Качественные конденсаторы, в том числе и с низким ESR, по цене лишь незначительно превосходящие стандартные, становятся доступными отечественному производителю. К тому же, меняется и его менталитет. И это дает надежду на то, что изделия с маркой «Сделано в России» в реальности, а не на бумаге, не будут уступать лучшим зарубежным аналогам.
Компания ПОЛИСЭТ представляет на российском рынке весь спектр высококачественных электролитических и пленочных конденсаторов фирмы Teapo Electronic, а также танталовые электролитические конденсаторы фирмы Samsung Electro-Mechanics.
Тел.: (095) 967-0591; www.poliset.ru; [email protected]

Литература
www.yageo.com
www.teapo.com.tw
www.sem.samsung.com/
Aluminium Electrolytic Capacitors Catalogue, 2001, Teapo Electronic Corporation.
R.W. Franklin, Equivalent Series Resistance of Tantalum Capacitors, AVX Limited, 2001
Passive Component Industry, September/October 2001
R.K. Keenan, Decoupling and layout of Digital Printed Circuits,198

Пролезет ли конденсатор в игольное ушко?
В конце октября 2001 года фирма Samsung Electro-Mechanics выпустила самый миниатюрный в мире многослойный керамический конденсатор для поверхностного монтажа (SMD MLCC) марки 0603MLCC. Размер конденсатора 0,6х0,3 мм, а объем составляет всего лишь одну пятую от объема его предшественника. Конденсатор столь мал, что практически не виден невооруженным глазом. Поэтому производственный процесс полностью автоматизирован. Фирма выпускает конденсатор двух типов: X7R (стандартный) и NPO (с низким эквивалентным последовательным сопротивлением).
Сейчас Samsung Electro-Mechanics ежемесячно выпускает около 30 млн. конденсаторов, в 2002 году объем их производства будет увеличен. Сегодня фирма Samsung Electro-Mechanics контролирует около 30% мирового рынка многослойных керамических конденсаторов и в ближайшее время намерена стать их крупнейшим производителем.

www.poliset.ru; www.sem.samsung.com

«Другой» анодный материал конденсаторы фирмы Vishay
Vishay Intertechnology выпустила новое семейство конденсаторов, в которых анод выполнен из ниобия, а не тантала. Переход к новому материалу был не прост. Пленки оксида ниобия более чувствительны к тепловым и электрическим воздействиям. К тому же, токи утечки ниобиевых компонентов до сих пор были выше, чем танталовых. Но в отличие от тантала, ниобий достаточно распространен в природе и, кроме того, он легче тантала, благодаря чему уменьшается масса конденсатора. Эти соображения и стимулировали разработку ниобиевых компонентов.
Фирма Vishay выпускает конденсаторы емкостью 10–100 мкФ на напряжения 6 и 10 В в разнообразных стандартных корпусах. Они рассчитаны на работу в диапазоне температур -55…85оС.

www.e-insite.net/edmag

Скорость передачи 10 Гбайт/с
По медным проводам
Утверждение, что скорость передачи 10 Гбайт/с доступна лишь для оптического волокна, опровергает соединитель модели Connector–X фирмы Winchester Electronics, способный поддерживать передачу 12 различных пар сигналов с такой скоростью. Это в три-четыре раза выше, чем у современных соединителей медных проводов. Плавкие кнопочные контакты соединителя, напоминающие миниатюрные стальные подушечки для чистки кастрюль, выдерживают 250 циклов сочленения. Для обеспечения контакта соединителя с токопроводящими линиями печатной платы (которая может выполняться на достаточно дешевом материале FC-4) не нужны отверстия, достаточны лишь две крепежные точки. Это позволяет снизить стоимость сборки, улучшить выход годных и предотвратить сбои в передаче сигнала. Цена соединителя длиной 1 дюйм (25,4 мм) – 250–300 долларов.

www.litton-wed.com

Процесс восстановления пластин GaAs
Старые не хуже новых
Фирма Exsil разработала процесс восстановления арсенидгаллиевых пластин для их повторного использования в производстве активных приборов и микросхем. Возможность применения таких пластин весьма перспективна, особенно если вспомнить, что стоимость “первичных” GaAs-пластин на порядок выше, чем кремниевых, – 350–450 долл. при диаметре150 мм. За восстановленную пластину нужно заплатить всего 85–100 долл. Линия фирмы предназначена для восстановления пластин GaAs диаметром 100 и 150 мм, которые по своим параметрами не уступают, а в некоторых случаях превосходят первичные пластины.

Electronic News, 2001, Nov.15.

Электроника движет ростом затрат на НИОКР
По данным отделения технологической политики Министерства торговли США, затраты на НИОКР в 2000 году (самые последние точные данные на сегодня) составили 162,7 млрд. долл., что на 9,3% больше, чем в предыдущем году (145, 6 млрд. долл.). Затраты на НИОКР могут служить серьезным индикатором потенциального роста экономики страны и тенденций развития технологии. Большая часть инвестиций (67%) сосредоточена в двух областях – производство и услуги информационной и электронной технологии и медицинские средства и устройства. При этом на НИОКР в области информационной и электронной технологии было затрачено 47,2% общих корпоративных средств, что на 16,3% больше, чем в 1999 году (в остальных секторах американской экономики рост составил всего 3,7%). Сократились затраты на НИОКР в области аэрокосмических исследований и химической промышленности.

www.e-insite.net

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

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

Для начала скажу, что этот обзор будет кардинально отличаться от предыдущего, хотя оба этих обзора об измерительных приборах радиолюбителя.
1. В этот раз не конструктор, а скорее «полуфабрикат»
2. Паять в этом обзоре я ничего не буду.
3. Схемы в этом обзоре также не будет, думаю что к концу обзора будет понятно, почему.
4. Данный прибор очень узконаправленный, в отличии от предыдущего «многостаночника».
5. Если о предыдущем приборе знало очень много людей, то этот почти никому неизвестен.
6. Обзор будет маленьким

Для начала, как всегда, упаковка.

К упаковке прибора претензий не возникло, простенько и компактно.

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

Инструкция также не блещет информативностью, общие фразы и картинки.

Технические характеристики прибора, указанные в инструкции.

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

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

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

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

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

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

В реальной жизни эквивалентная схема конденсатора выглядит примерно так, как показано на рисунке ниже.
На картинке показаны —
C — эквивалентная емкость, r — сопротивление утечки, R — эквивалентное последовательное сопротивление, L — эквивалентная индуктивность.

А если упрощенно, то
Эквивалентная емкость — это конденсатор в «чистом» виде, т.е. без недостатков.
Сопротивление утечки — это то сопротивление, которое разряжает конденсатор помимо внешних цепей. Если провести аналогию с бочкой воды, то это естественное испарение. Оно может быть больше, может быть меньше, но оно будет всегда.
Эквивалентная индуктивность — Можно сказать что это дроссель, включенный последовательно с конденсатором. Например это обкладки конденсатора свернутые в рулон. Этот параметр мешает конденсатору при работе на высоких частотах и чем выше частота, тем больше влияние.
Эквивалентное последовательное сопротивление, ESR — Вот и тот параметр, который мы и рассматриваем.
Его можно представить как резистор, включенный последовательно с идеальным конденсатором.
Это сопротивление выводов, обкладок, физические ограничения и т.д.
В самых дешевых конденсаторах это сопротивление обычно выше, в более дорогих LowESR ниже, а ведь есть еще Ultra LowESR.
А если просто (но очень утрированно), то это все равно, что набирать воду в бочку через короткий и толстый шланг или через тонкий и длинный. Заправится бочка в любом случае, но чем тоньше шланг, тем это будет происходить дольше и с большими потерями во времени.

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

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

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

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

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

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

В собранном виде конструкция выглядит как то так.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

С индуктивностью 150мкГн форма сигнала на клеммах выглядела так

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

Форма сигнала при измерении конденсатора 0.39025 мкФ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

измеритель ESR микроконтроллере PIC16F873 — MBS Electronics

Самодельный измеритель ESR с возможностью измерений бьез выпаивания конденсаторов из печатной платы

Что такое ESR?

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — это исключительно важный параметр электролитического конденсатора, характеризующий его работоспособность, качество и степень старения. С точки зрения ремонта электронной техники этот параметр даже более важен, чем емкость. Если, например, мы измерили емкость конденсатора номиналом 1000 микрофарад и она оказалась 650 микрофарад, конденсатор еще может долгое время работать в устройстве практически без заметного ухудшения характеристик (это конечно сильно зависит от конкретной схемы), в случае, если его ESR остается в приемлемых рамках. С другой стороны, если у конденсатора сильно выросло ESR, то во многих схемах, особенно в импульсных блоках питания, такой конденсатор уже не сможет выполнять своих функций даже если у него сохранилась номинальная емкость. Однако на практике такое бывает не часто, так как емкость и ESR — параметры взаимосвязанные и при росте ESR очень часто уменьшается и емкость конденсатора. Обычно ESR возрастает по мере высыхания электролита конденсатора.

В чем же смысл параметра ESR и почему он так важен? SER (Equivalent Series Resistance) или эквивалентное последовательное сопротивление — это паразитное сопротивление, которое можно представить себе как резистор, включенный последовательно с идеальным конденсатором. То есть это дополнительное сопротивление, которое имеет место быть в любом реальном конденсаторе, которое ухудшает качество этого конденсатора. Иными словами — это параметр, который показывает насколько наш конденсатор не идеален. Таким образом, чем больше ESR, тем хуже конденсатор.

Нужно сказать, что допустимое ESR — это параметр не постоянный, он зависит от емкости и рабочего напряжения конденсатора. Поэтому сделать вывод о пригодности конденсатора после измерения его ESR можно с помощью специальной таблицы максимально допустимых значений ESR. Вы можете ее увидеть на фотографии прибора на его лицевой панели. Я распечатал таблицу и приклеил ее на панель прибора:

Как измерить ESR?

Эквивалентное последовательное сопротивление, так же, как и обычное сопротивление, измеряется в Омах. В отличие от обычного омметра, прибор, измеряющий ESR, производит измерения не на постоянном токе, а на переменном токе сравнительно высокой частоты, обычно в районе 100 килогерц. На такой частоте емкость конденсатора практически не оказывает влияния на сопротивление конденсатора, поэтому измеряется именно последовательное эквивалентное сопротивление, а не емкость конденсатора. Фактически это главное и единственное отличие измерителя ESR от простого омметра.

В общем виде метод измерения ESR показан на схеме ниже:

Большинство измерителей работают именно по этому принципу. У нас есть генератор переменного напряжения G, резистор известного сопротивления R и измеряемый конденсатор Cx. Этот резистор совместно с измеряемым конденсатором образуют делитель напряжения. Дальше идет детектор, преобразующий переменное напряжение в постоянное и узел индикации этого постоянного напряжения, пересчитанного в Омы. Это может быть аналоговая или цифровая схема индикации, суть от этого не меняется.

Схема прибора

Описываемый прибор исключительно удобен тем, что может проверять конденсаторы без выпаивания их из схемы и в большинстве случаев это срабатывает. Исключением может быть например если вы хотите проверить конденсатор, параллельно которому включены другие конденсаторы. Такое включение иногда бывает в блоках питания. В таком случае прибор покажет наименьший ESR (то есть ESR лучшего конденсатора).

Схема измерителя ESR (кликните чтобы увеличить)

Прибор собран на основе микроконтроллера PIC16F873. Микроконтроллер измеряет выпрямленное напряжение, пересчитывает его значение в сопротивление в Омах. Кроме того микроконтроллер генерирует переменное напряжение прямоугольной формы частотй 100 кГц, которое используется для проведения измерений.

Для того, чтобы было возможно измерять ESR конденсаторов, не выпаивая их из схемы, измерительное напряжение должно быть достаточно низким, обычно 0,2-0,4 вольта, то есть меньше порога открывания pn — переходов полупроводниковых приборов.

Фактичекски представляет собой цифровой омметр работающий на переменном напряжении частотой 100кГц и позволяющий измерять сопротивления от 0 до 25,5Ом.

Узел формирования образцового напряжения 2.5 В для АЦП контроллера в оригинальной схеме собран на микросхеме TL431. В то время, когда я собирал этот измеритель у меня такой микросхемы не было и я заменил его стабилитроном на 3.3 В и подстроечным резистором на 10 К. Подстроечником я установил на ножке 5 контроллера требуемое напряжение 2.5 В.

Исходный узел на TL431

Я заменил его вот так

Сейчас TL431 — это очень распространенная и дешевая микросхема и проблем с ее приобретением нет. Так что если вы будете использовать мою печатную плату, то установите TL431. Подстроечник в таком случае устанавливать не нужно.

Блок питания собран на сетевом трансформаторе T1, диодном мостике и стабилизаторе напряжения LM7805 (K142ЕН5А). В своей версии прибора я отказался от трансформатора, оставив, тем не менее, диодный мостик на печатной плате. Я использовал малогабаритный импульсный сетевой блок питания (адаптер) на напряжение 12 вольт,

который, благодаря наличию диодного мостика, можно подключать в любой полярности или вообще использовать адаптер с переменным напряжением на выходе (просто трансформатор).

В принципе можно избавиться вообще от блока питания, если использовать пяти-вольтовый адаптер — зарядку от смартфона.

Меандр с частотой 100кГц снимается с ножки RC2 микроконтроллера и через резистор R3 подается на усилитель тока, собранный на транзисторах VT1,VT2. Я использовал КТ3102 и КТ3107. Хорошей идеей здесь будет использовать современные транзисторы BC547 и bc557. Нагрузкой усилителя служит резистор R1 и диоды VD5,VD7, включенные встречно-параллельно для ограничения амплитуды на измеряемом конденсаторе. Далее переменное напряжение, через конденсатор С1 и измеряемый конденсатор Cx поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора Т2. далее импульсы снимаются со вторичной обмотки и выпрямляются диодом VD6, после чего полученное пульсирующее напряжение сглаживается конденсатором С3. Далее сформированное постоянное напряжение через подстроечный резистор R4 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера D3. Конденсатор С9 устраняет возможные высокочастотные помехи.

Информация отображается на трехразрядном семи-сегментном ЖК индикаторе. Транзисторы VT3, VT4, VT5 — ключи коммутации ЖК индикаторов (используется принцип динамической индикации.

Сетевой трансформатор (если вы решите его использовать) со вторичной обмоткой на 9-12 вольт. Повышающий трансформатор Т2 намотан на ферритовом кольце марки М2000НМ и размером К10х6Х3 (можно использовать кольцо других размеров, не сильно отличающихся от указанных. Это не критично). Первичная обмотка намотана проводом диаметром 0,26мм, и состоит из 42 витков. Вторичная обмотка содержит 700витков провода диаметром 0,08мм.

Налаживание устройства. Подключаем к щупам измерителя резистор известного сопротивления в диапазоне 1 .. 5 Ом и подстроечным резистором добиваемся корректных показаний на дисплее. После такой настройки мой прибор при соединенных вместе щупах показывал сопротивление отличное от нуля, поэтому я еще слегка подкорректировал положение движка резистора таким образом чтобы на дисплее были нулевые показания при замкнутых щупах.

Печатная плата устройства когда-то была разведена в программе PCAD2006, а в последствии я импортировал файл платы в программу DIPTRACE.

Прошивка (программа) для микроконтроллера PIC16F873 написана на ассемблере. Архив с прошивкой и чертежом печатной платы вы можете скачать по ссылке а конце этой статьи.

Я разрабатывал печатную плату, когда у меня еще не было в наличии светодиодных 7-сегментных индикаторов, поэтому индикатор я установил на отдельной плате. Эта плата — кусок обычной макетной платы, куда были припаяны индикаторы. То есть, печатную плату для индикатора я не разводил.

Со стороны лицевой панели индикатор закрыт куском оргстекла синего цвета. Это улучшает контрастность дисплея.

Провода щупов измерителя желательно выполнить из толстого многожильного провода, чтобы их сопротивление было как можно меньше. Сами щупы я сделал из толстых стальных швейных игл, такими щупами очень удобно измерять ESR конденсаторов непосредственно на печатных платах.

Провода щупов измерителя желательно выполнить из толстого многожильного провода, чтобы их сопротивление было как можно меньше. Сами щупы я сделал из толстых стальных швейных игл, такими щупами очень удобно измерять ESR конденсаторов непосредственно на печатных платах.

Ссылка для скачивания архива с прошивкой и печатной платой измерителя ESR

Ссылки для заказа некоторых компонентов схемы

Измеритель ESR конденсаторов « схемопедия

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

Что такое ESR?

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

Почему ESR метр так полезен?

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

Характеристики ESR измерителя:

– измерение электролитических конденсаторов емкостью > 1мкФ

– полярность конденсатора не важна

– допускает подключение заряженных конденсаторов до 400В

– низкий уровень энергопотребления (около 25 мА), что дает около 20 часов автономной работы при использовании 4 батареек АА

– измерение ESR в диапазоне 0-75 Ом.

Описание схемы

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

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

Скачать файлы проекта

Сборочный чертеж – esrbuildit.png

ПП вид снизу – esrpcb.png

ПП вид снизу – esrxray.png

ПП и схема в формате Eagle – ESR meter.zip

LTSpice/SWCadiii – esr.asc

Оригинал статьи на английском языке (перевод Андрей Шпакунов для сайта cxem.net)

ESR конденсатора

Простой способ проверки конденсатора в домашних условиях при помощи мультиметра, обзор esr метра для радиолюбителя

Реальные параметры конденсатора

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

где

r – это сопротивление диэлектрика  и корпуса между обкладками конденсатора

С – собственно сама емкость конденсатора

ESR – эквивалентное последовательное сопротивление

ESI (чаще его называют ESL)  – эквивалентная последовательная индуктивность

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

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

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

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

Источник: http://RusElectronic.com/ekvivalentnoe-posledovatelnoe-soprotivlenie-kondensatora-esr/

Внешний осмотр

Иногда достаточно одного взгляда, чтобы определить неисправный конденсатор на плате. В таких случаях нет смысла проверять его какими-либо приборами.Конденсатор подлежит замене, если визуальный осмотр показал наличие:

• даже незначительного вздутия, следов подтеков;
• механических повреждений, вмятин;
• трещин, сколов (актуально для керамики).

Конденсаторы, имеющие любой из указанных признаков, эксплуатировать НЕЛЬЗЯ.

Источник: http://electro-shema.ru/remont/kak-proverit-kondensator.html

Разновидности конденсаторов и способы их проверки

Если вы решили разобраться в том, как мультиметром проверить конденсатор, то необходимо выяснить какие разновидности этих устройств на сегодняшний день известны. Они могут быть как полярными, так и неполярными. Основным и очевидным их отличием является наличие полярности у полярных конденсаторов.

Проверка данных элементов выполняется по следующему принципу:  «+» к «+», «—» к «—», иначе, при несоблюдении условий, элементы могут поломаться и даже замкнуть, что приведет к взрыву.

Модели полярного типа относятся к электролитическим. Если устройства были изготовлены еще в советский период, то в случае их взрыва может произойти попадание электролита на поверхность кожи. Современные же изделия оснащены специальным сечением на поверхности, которое в случае разрыва направляет взрывную струю по определенному направлению, исключая разбрызгивание проводящего вещества в различные стороны.

Прежде всего способ проверки зависит от того, какой характер имеет неисправность. Прозвонить конденсаторы мультиметром можно посредством:

• измерения сопротивлений в его диэлектрике;
• замера его емкости.

Источник: http://electric-220.ru/kak-proverit-kondensator-multimetrom

Обозначения на конденсаторах

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

• ёмкость конденсатора, С;
• максимальное напряжение, на которое рассчитан элемент, В.

Маркировка конденсаторов

На очень мелких деталях может быть отмечена только ёмкость, по стандарту EIA. Если нарисованы только цифры и буква, то цифры обозначают ёмкость, буквы могут иметь расшифровку, применимую к типу конструкции. При наличии трёх цифр первые две – это ёмкость. Третья цифра, лежащая в пределах 0-6, – это множитель нуля (505 – 55*100000). Когда третья цифра 8, значение умножают на 0,01, если 9 – на 0,1.

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

Дополнительно могут быть обозначены значения:

• тип – конструктивное исполнение;
• вид тока – постоянный, переменный, AC – DC;
• рабочая частота, Гц;
• величина допустимых отклонений ёмкости, %;
• полярность выводов у электролитических конденсаторов, « + » и « – ».

Обозначения на корпусе электролитического конденсатора

Источник: http://electric-220.ru/kak-proverit-kondensator-multimetrom

Где “прячется” ESR в конденсаторе

ESR представляет из себя сопротивление выводов и обкладок

Как вы знаете, сопротивление проводника можно узнать по формуле:

где

ρ – это удельное сопротивление проводника

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

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

Источник: http://RusElectronic.com/ekvivalentnoe-posledovatelnoe-soprotivlenie-kondensatora-esr/

Измерение емкости конденсатора мультиметром и специальными приборами

Некоторые мультиметры имеют функцию измерения емкости. Взять хотя бы эти распространенные модели: M890D, AM-1083, DT9205A, UT139C и т.д.Также в продаже есть цифровые измерители емкости, например, XC6013L или A6013L.

С помощью любого из этих приборов можно не только узнать точную емкость конденсатора, но и убедиться в отсутствии короткого замыкания между обкладками или внутреннего обрыва одного из выводов.

Некоторые производители даже уверяют, что их мультиметры способны проверить емкость конденсатора не выпаивая его с платы. Что, конечно же, противоречит здравому смыслу.

К сожалению, проверка конденсатора мультиметром не поможет определить такие наиважнейшие параметры, как ток утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Их измерить только с помощью специализированных тестеров. Например, с помощью весьма недорогого LC-метра.

Источник: http://electro-shema.ru/remont/kak-proverit-kondensator.html

Принцип работы

Принцип работы, на котором основана работа этого радиоэлемента заключается в том, что при использовании его в электрических схемах он способен накапливать электрический заряд.

Это свойство, возможно только с переменным электрическим током – поэтому он применяется в схемах, где необходимо разделение двух составляющих тока – постоянной и переменной. А вот в схемах с постоянным электрическим током конденсатор будет выполнять роль диэлектрика, поскольку в таких условиях он не способен накапливать заряд.

Источник: http://electric-220.ru/kak-proverit-kondensator-multimetrom

Возможные неисправности

Нерабочая электрическая схема прибора или незапускающийся двигатель сам по себе сигнализирует о неисправности одного или нескольких компонентов схемы, а вот конкретно неисправность конденсатора может быть следствием некоторых факторов, влияющих на работоспособность элемента:

• короткого замыкания внутри между обкладками;
• порыва внутренней цепи элемента;
• превышения допустимого тока утечки;
• уменьшения номинальной емкости данного прибора;
• физического повреждения корпуса и нарушения его герметичности.

Источник: http://electric-220.ru/kak-proverit-kondensator-multimetrom

Почему вредно большое значение ESR

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

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

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

где, ХС  – это сопротивление конденсатора, Ом

П – постоянная и равняется приблизительно 3,14 

F – частота, измеряется в Герцах

С – емкость,  измеряется в Фарадах

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

P=I2xR

где

I – это сила тока, в Амперах

R – сопротивление резистора ESR, в Омах

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

Догоняете о чем я вам толкую? 😉

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

[quads id=1]

Источник: http://RusElectronic.com/ekvivalentnoe-posledovatelnoe-soprotivlenie-kondensatora-esr/

Параметры приборов

У каждого конденсатора предусмотрено использование номинального напряжения. При тестировании его работы нужно, чтобы измерительный прибор был настроен именно на эту величину.

Для косвенных измерений можно использовать омметр или вольтметр. Некоторые радиолюбители собирают самодельный измерительный прибор.

Источник: http://rusenergetics.ru/instrumenty/pribor-dlya-proverki-kondensatorov

ESR электролитических конденсаторов

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

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

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

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

Источник: http://RusElectronic.com/ekvivalentnoe-posledovatelnoe-soprotivlenie-kondensatora-esr/

Определение рабочего напряжения конденсатора

Строго говоря, если на конденсаторе нет маркировки и не известна схема, в которой он стоял, то узнать его рабочее напряжение неразрушающими методами НЕВОЗМОЖНО.

Однако, имея некоторый опыт, можно оооочень приблизительно прикинуть “на глазок” рабочее напряжение исходя из габаритов конденсатора. Естественно, чем больше размеры конденсатора и чем меньше при этом его емкость, тем на большее напряжение он расчитан.

Способ №1: определение рабочего напряжения через напряжения пробоя

Если имеется несколько одинаковых конденсаторов и одним из них не жалко пожертвовать, то можно определить напряжение пробоя, которое обычно раза в 2-3 выше рабочего напряжения.

Напряжение пробоя конденсатора измеряется следующим образом. Конденсатор подключается через токоограничительный резистор к регулируемому источнику напряжения, способного выдавать заведомо больше, чем напряжение пробоя. Напряжение на конденсаторе контроллируется вольтметром.

Затем напряжение плавно повышают до тех пор, пока не произойдет пробой (момент, когда напряжение на конденсаторе резко упадет до нуля).

За рабочее напряжение можно принять значение, в 2-3 раза меньше, чем напряжение пробоя. Но это такое… Вы можете иметь свое мнение на этот счет.

Внимание! Обязательно соблюдайте все меры предосторожности! При проверке конденсатора на пробой необходимо использовать защищенный стенд, а также индивидуальные средства защиты зрения.

Энергии заряженного конденсатора бывает достаточно, чтобы устроить небольшой ядерный взрыв прямо на рабочем столе. Вот, можно посмотреть, как это бывает:

А некоторые типы керамических конденсаторов при электрическом пробое способны разлетаться на очень мелкие, но твердые осколки, без труда пробивающие кожу (не говоря уже о глазах).

Способ №2: нахождение рабочего напряжения конденсатора через ток утечки

Этот способ узнать рабочее напряжение конденсатора подходит для алюминиевых электролитических конденсаторов (полярных и неполярных). А таких конденсаторов большинство.

Суть заключается в том, чтобы отловить момент, при котором его ток утечки начинает нелинейно возрастать. Для этого собираем простейшую схему:

и делаем замеры тока утечки при различных значениях приложенного напряжения (начиная с 5 вольт и далее). Напряжение следует повышать постепенно, одинаковыми порциями, записывая показания вольтметра и микроампераметра в таблицу.

У меня получилась такая табличка (моя чуйка подсказала мне, что это довольно высоковольтный конденсатор, так что я сразу начал прибавлять по 10В):

Напряжение на конденсаторе, В	Ток утечки, мкА	Прирост тока, мкА
10	1.1	1.1
20	2.2	1.1
30	3.3	1.1
40	4.5	1.2
50	5.8	1.3
60	7.2	1.4
70	8.9	1.7
80	11.0	2.1
90	13.4	2.4
100	16.0	2.6

Как только станет заметно, что одинаковый прирост напряжения каждый раз приводит к непропорционально бОльшему приросту тока утечки, эксперимент следует остановить, так как перед нами не стоит задача довести конденсатор до электрического пробоя.

Если из полученных значений построить график, то он будет иметь следующий вид:

Видно, что начиная с 50-60 вольт, график зависимости тока утечки от напряжения обретает явно выраженную нелинейность. А если принять во внимание стандартный ряд напряжений:

Стандартный ряд номинальных рабочих напряжений конденсаторов, В
6.3	10	16	20	25	32	40	50	63	80	100	125	160	200	250	315	350	400	450	500

то можно предположить, что для данного конденсатора рабочее напряжение составляет либо 50 либо 63 В.

Согласен, метод достаточно трудоемкий, но не сказать о нем было бы ошибкой.

Источник: http://electro-shema.ru/remont/kak-proverit-kondensator.html

Как измерить ESR

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

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

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

Следующий конденсатор 100 мкФ х 16 Вольт

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

И возьмем конденсатор емкостью побольше 220 мкФ х 16 Вольт

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

Источник: http://RusElectronic.com/ekvivalentnoe-posledovatelnoe-soprotivlenie-kondensatora-esr/

Как проверить конденсатор при помощи прибора ESR-METR

Недавно я приобрел ESR-METR  и я решил выполнить им ту же самую проверку.

Методика проверки очень проста. Прибор необходимо откалибровать, в моем случае в комплекте идет специальная перемычка, при помощи которой замыкается нужная группа контактов на колодке 1-4. Нажимаем кнопку и прибор автоматический калибруется, сообщив нам об этом на своем экране. После калибровки  не забываем разрядить конденсатор и подключаем его к нужным нам разъемам. и производим измерение.

Каждый конденсатор обладает и паразитными свойствами, например сопротивлением. Из фото видно, что емкость конденсатора соответствует заявленным характеристикам, а также присутствует паразитное последовательное сопротивление номиналом 1.2 Ом, из за этого потери на данном конденсаторе составляют 0,5%.

В нашем случает этот показатель великоват, что говорит о высыхании конденсатора, устанавливать его в схему не рекомендуется.

Источник: http://electric-220.ru/kak-proverit-kondensator-multimetrom

Как проверить емкость – видео

Отличное видео с описанием процесса проверки конденсаторов и поиска неисправностей от популярных ютуб-блогеров.

Еще одно видео:

Источники

• https://pro-instrymenti.ru/elektronika/kak-proverit-kondensator-multimetrom/
• https://amperof.ru/elektropribory/izmeritel-emkosti-kondensatorov.html
• https://househill.ru/kommunikacii/electrika/stabilizatory/proverka-kondensatora-multimetrom.html
• https://go-radio.ru/test-capacitors.html
• http://electro-shema.ru/remont/kak-proverit-kondensator.html
• https://instrument.guru/izmeritelnye/proverka-kondensatora-multimetrom-i-izmerenie-yomkosti.html
• https://electrongrad.ru/2018/05/05/sovet-multim-conder/
• https://samelectrik.ru/kak-pravilno-proverit-rabotaet-li-kondensator.html
• https://ElectroInfo.net/praktika/kak-proverit-kondensator-pri-pomoshhi-multimetra.html
• https://sovet-ingenera.com/elektrika/provodka/kak-proverit-kondensator-multimetrom.html
• https://samelectrik.ru/sposoby-opredeleniya-emkosti-kondensatora.html
• https://ArduinoMaster.ru/uroki-arduino/kak-proverit-kondensator-multimetrom/

Источник: http://electric-220.ru/kak-proverit-kondensator-multimetrom

Что такое СОЭ и почему это важно? Часть 1

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), также известное как внутреннее сопротивление, представляет собой величину, представляющую потерю полезной энергии в простой электронной схеме, состоящей из резистора и идеального (идеального) конденсатора.

С технической точки зрения энергия не теряется, а обычно рассеивается в виде нежелательного тепла. Тепло выделяется, когда электричество проходит через любой материал, включая материалы, из которых сделан ультраконденсатор.

Вы хотите прочитать весь технический документ ESR? Загрузите свою копию здесь.

Контакт, поры и полное сопротивление

Обычно измеряются три типа сопротивления: контактное, пористое и полное.

Контактное сопротивление — это сопротивление, наблюдаемое на пути электрического тока, которое включает выводы конденсатора, токосъемник из алюминиевой фольги, микроскопический граничный зазор между углеродным слоем электрода и токосъемником из фольги, а также углеродную структуру электродов.

Прочтите здесь вторую часть нашей серии сообщений в блоге ESR, и вы узнаете

почему ультраконденсаторы SkelCap лидируют

Сопротивление пор является результатом атомных сил между ионами электролита и углеродной структурой электродов, которая удерживает их на месте (также называемое «сцепление»).

Наконец, полное сопротивление складывается из контактного сопротивления и сопротивления пор.

СОЭ ниже при более высоких температурах

Внутреннее сопротивление обратно пропорционально температуре, поэтому чем выше температура, тем меньше сопротивление.Это результат основной электрохимии ультраконденсатора. ESR широко варьируется в зависимости от производителя и конструкции ультраконденсатора, в зависимости от того, настроены ли электроды на более высокую мощность (сильно графитизированный) или плотность энергии (высокопористый углерод).

Эффекты СОЭ

Согласно закону Ома электрический ток, протекающий через сопротивление, вызывает уменьшение напряжения. Когда ультраконденсатор заряжается или разряжается, часть энергии теряется из-за рассеивания мощности (обычно в виде тепла).Рассеиваемая мощность вызывает нагрев ультраконденсаторов.

Хороший дизайн дает тепловые преимущества

Повышение температуры пропорционально ESR, поэтому при более высоком ESR выделяется больше тепла. На практике хороший дизайн означает, что требуется меньшее охлаждение системы или ультраконденсаторы могут быть развернуты в более теплых средах без значительного ухудшения характеристик. Также более низкие температуры помогают избежать преждевременных отказов оборудования.

Ультраконденсаторы SkelCap

Skeleton спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму побочные эффекты СОЭ.Ознакомьтесь со второй частью сообщения в блоге Equivalent Series Resistance, чтобы узнать, как мы это делаем.

Каковы частотные характеристики импеданса конденсаторов? / Что такое ESR / ESL конденсаторов? ｜ Q&A Corner

Каковы частотные характеристики импеданса конденсаторов?

Что такое ESR / ESL конденсаторов?

Импеданс конденсаторов зависит от емкости и частоты. В идеальном конденсаторе сопротивление становится ниже, чем емкость. больше.Кроме того, сопротивление становится ниже с увеличением частоты.

На самом деле конденсатор имеет сопротивление и индуктивность. В простом выражении эти характеристики могут быть записаны как модель последовательной эквивалентной схемы C, R, L. Этот R называется «эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR)», а L называется «эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL)».

В отличие от идеального конденсатора, полное сопротивление реального конденсатора изменяет свою тенденцию при определенном частота из-за ESL.Эта частота называется «Саморезонансная частота (SRF)». В более высоком частотном диапазоне, чем SRF, импеданс становится больше при увеличении частоты. потому что ESL влияет на импеданс. В SRF емкость и ESL взаимно стирают каждое сопротивление. Следовательно, на уровне SRF остается только сопротивление ESR.

Таким образом, импеданс конденсатора зависит от частоты. Это частотные характеристики импеданса в конденсаторах.

ESR и ESL вызывают снижение производительности. Вообще говоря, конденсаторы с более низким ESR и ESL работают лучше, чем более высокие. Если ESR конденсатора велико, это может вызвать выделение тепла и падение напряжения во время работы ИС.Если ESL конденсатора большой, это может вызвать звон сигнала. ESR и ESL также варьируются в зависимости от частоты реальных конденсаторов. Поэтому важно знать значение СОЭ и ESL на той частоте, которая вас интересует. См. Также этот документ для более подробной информации.

Многослойные керамические конденсаторы обычно превосходят по характеристикам ESR и ESL. к другим типам конденсаторов. Мы можем предоставить Реверсивные развязывающие конденсаторы LW (LWDC ^TM ) с еще более низким ESR и ESL чем обычные керамические конденсаторы.Пожалуйста, попробуйте их в своем приложении.

Простой метод измерения ESR конденсатора

Конденсаторы классифицируются по типу диэлектрика. Электролитические конденсаторы популярны в силовых электронных схемах из-за их высокого объемного КПД и отличного соотношения цена / качество. ^[1] К сожалению, их характеристики меняются с рабочей частотой, тогда как полное сопротивление идеального конденсатора уменьшается с частотой.Но в реальном мире этого не наблюдается в лаборатории. Увеличение частоты до определенной точки приводит к ожидаемому снижению импеданса, но увеличение частоты вызывает увеличение импеданса, то есть действует как резонансный контур. Чтобы смоделировать поведение реального конденсатора, требуется добавление дополнительных элементов к модели конденсатора. ESR — это фактически сопротивление, которое конденсатор показывает на границе между поведением, подобным конденсатору, и поведением, подобным индуктору, то есть сопротивлением на резонансной частоте.

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

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

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

Здесь мы представляем простой метод измерения для определения ESR конденсатора.

Предлагаемый метод:

Предположим, что модель, подобная показанной на рис. 1 , для тестируемого конденсатора (CUT):

1. Модель тестируемого конденсатора.

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

2. CUT подключен к генератору синусоидальной волны.

Передаточная функция этой схемы:

Уравнение 1 показывает характер пропускания верхних частот этой схемы. Следовательно, мы можем аппроксимировать передаточную функцию как:

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

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

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

Где:

Прямоугольная волна состоит из нечетных гармоник.Когда основная гармоника достаточно высока, конденсатор действует как короткое замыкание, и выходное напряжение является приблизительно ослабленной версией входного напряжения в установившемся состоянии. Затухание в цепи в установившемся режиме напрямую связано с эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора r _c , которое можно получить, измерив коэффициент затухания в цепи и используя уравнение 3.

Результаты моделирования:

Диаграмма

Simulink показана на рис. 3 :

3.Схема моделирования схемы в Simulink.

В качестве возбуждения используется прямоугольная волна с амплитудой +1 и -1 вольт. Выходное сопротивление генератора сигналов принято равным 50 Ом, конденсатор — 30 мкФ, ESR 0,8 Ом. Форма выходного сигнала стабильного состояния показана на рис. 4 :

4. Устойчивый выход цепи.

Расчетный коэффициент затухания цепи:

и СОЭ CUT рассчитывается как:

Результаты лаборатории:

Генератор сигналов с номинальным выходным сопротивлением 50 Ом обеспечивает возбуждение.Выходное сопротивление 47,1 Ом измеряется с помощью простого делителя напряжения. Пиковое напряжение установившегося выходного напряжения измеряется с помощью цифрового осциллографа. На рисунке 5 показан пример выходных данных.

5. Пример формы волны выходного напряжения.

Расчетные значения СОЭ

Этот простой метод измерения обеспечивает точные результаты и позволяет более точную модель преобразователя мощности.

Список литературы

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

2. Шанкаран В.А., Рис Ф.Л., Авант К.С .: Проверка и прогноз срока службы электролитических конденсаторов . Proc. 32-е ежегодное собрание Общества отраслевых приложений IEEE, октябрь 1997 г., т.2. С. 1058–1065

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

4. Чен Ю.-М., Чжоу М.-В., Ву Х.-К .: Прогнозирование выхода из строя электролитического конденсатора LC-фильтра для импульсных преобразователей мощности . Proc. 40-е ежегодное собрание Общества отраслевых приложений IEEE, октябрь 2005 г., т. 2. С. 1464–1469.

5. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: Измеритель СОЭ для высоких частот . Proc. Int. Конф. по силовой электронике и приводным системам, PEDS, 2005, стр. 1628–163

6. Д.У. Харт, « Силовая электроника «, Мак Гроу Хилл, 2010 г.

7. N. Mohan, T. М. Унделанд, У. П. Роббинс , « Силовая электроника: преобразователи, применение и дизайн, » John Wiley and Sons, 2002.

8. Р. В. Эриксон, Д. Максимович , « Основы силовой электроники, » Springer, 2001.

9. A.M.R. Амарал, А.Дж.М. Кардосо: « Измеритель СОЭ для высоких частот ». Proc. Int. Конф. по силовой электронике и приводным системам, PEDS, 2005, стр. 1628–1633.

10. Р. Чен, J.D.V. Вик, С. Ван, В.Г. Одендаал: Улучшение характеристик интегрированных фильтров электромагнитных помех за счет встроенных проводящих слоев . IEEE Trans. Power Electron., 2005, стр. 611–619.

11. A.M.R. Амарал, А.Дж.М. Кардосо: Экспериментальная методика для оценки собственных значений ESR и реактивного сопротивления алюминиевых электролитических конденсаторов .Proc. Конференция по контрольно-измерительным приборам, IMTC 2006, апрель 2006 г., стр. 1820–1825.

5 вещей, которые вы должны знать об электролитических конденсаторах ESR

Источники питания для современных цифровых ИС предъявляют строгие требования к производительности, требуют высокой емкости, компактных конденсаторов, которые также экономичны. Электролитические конденсаторы — наиболее очевидный выбор, но при выборе этих устройств важно учитывать, как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) повлияет на производительность.

Вот пять вещей, которые вы должны знать о ESR при выборе электролитического конденсатора для вашей конструкции источника питания IC.

1. ESR влияет на производительность конденсатора, а также приводит к потере энергии.

Все конденсаторы имеют эквивалентное последовательное сопротивление, даже если это сопротивление очень мало. Как и любой другой тип сопротивления, когда через устройство протекает ток, часть энергии рассеивается в виде тепла. Количество рассеиваемой энергии будет зависеть от того, насколько велико ESR, поэтому конденсаторы с очень низким ESR могут помочь повысить эффективность источника питания, поскольку меньше энергии теряется в виде тепла.

Однако, помимо увеличения неэффективности, эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (ESR) влияет на его характеристики несколькими способами. Во-первых, энергия, теряемая в виде тепла, нагревает устройство и его окружение, что для некоторых типов электролитических конденсаторов может быстро сократить срок их службы.

Также затронуты другие показатели производительности. Чем выше ESR конденсатора, тем меньше он способен быстро поглощать или истощать заряд. Поскольку наша ИС для питания требует низкой пульсации, необходимо использовать электролитические конденсаторы с достаточной выходной емкостью в сочетании с низким ESR, поскольку на пульсации напряжения напрямую влияет ESR.

2. ESR для «мокрых» алюминиевых конденсаторов зависит от возраста, температуры и частоты.

«Мокрые» алюминиевые конденсаторы, несмотря на то, что они являются относительно старой технологией, все еще разрабатываются, поскольку они могут иметь высокие значения емкости и являются рентабельными. У них есть жидкий электролит, который образует катод; жидкость лучше контактирует с окисленной фольгой анода, поверхность которой шероховата для создания большей площади поверхности.ESR лучше подходит для корпусов больших размеров, а иногда и для более длинных / тонких корпусов.

Сопротивление жидкого катодного материала зависит от температуры, при этом ESR конденсатора уменьшается с повышением температуры. Этот эффект может быть значительным даже в диапазоне температур, который испытывает прикладная печатная плата в полевых условиях, поскольку определенные компоненты отводят тепло в систему и нагреваются конденсаторы.

Между тем, сопротивление окисленного анода зависит от частоты; он уменьшается с увеличением частоты.

Третий эффект, который следует учитывать, — это старение. По прошествии некоторого времени жидкость, образующая катод, в конечном итоге начинает испаряться внутри баллона, а также диффундирует в другие части конструкции. Поскольку объем жидкости меньше, ее контакт с анодом меньше, поэтому емкость уменьшается, а ESR увеличивается. Этот эффект называется «высыханием» и происходит гораздо быстрее при повышенной температуре.

3. ESR для гибридных алюминиевых конденсаторов в целом ниже и стабильнее.

Гибридные алюминиевые конденсаторы имеют твердый электролит, сделанный из полимеризованного органического полупроводникового материала, который заменяет жидкость во влажном электролитическом конденсаторе.

Гибриды

имеют более низкое СОЭ, чем мокрые типы, особенно при низких температурах, и СОЭ намного более стабильны во всем диапазоне рабочих температур. Их ESR по-прежнему зависит от частоты, но на высоких частотах оно ниже, чем у влажных алюминиевых конденсаторов, что делает их популярными в импульсных источниках питания.

Гибридные электролитические конденсаторы, такие как этот от Panasonic, превосходят влажные электролитические конденсаторы по ESR, особенно при низких температурах.

4. ESR танталовых конденсаторов в значительной степени зависит от частоты.

В типичном твердотельном конденсаторе из тантала танталовый анод покрыт изолирующим слоем оксида тантала, затем слоем диоксида марганца, затем обычно слоем углерода и слоем металла, такого как серебро, который припаян к свинцу или кейс.Это прерывание является основным виновником, когда дело доходит до ESR. Преобладают потери в оксидном слое, и эти потери сильно зависят от частоты, причем самые большие потери возникают для низкочастотных сигналов. Эти потери уменьшаются с увеличением частоты, а на очень высоких частотах становятся гораздо менее значительными.

ESR танталового конденсатора уменьшается на высокой частоте, как для этого конденсатора AVX.

5. СОЭ не указывается единообразно.

Иногда бывает труднее, чем кажется, напрямую сравнить данные из технических паспортов производителей, чтобы указать конденсатор для источника питания ИС, потому что ESR можно указать несколькими способами. ESR при 25 ° C и 100 кГц часто указывается, но не всегда, а некоторые указывают совершенно другую частоту. Некоторые дают только коэффициент рассеяния (tan d). Во всех этих случаях требуется расчет для определения ESR на рабочей частоте вашего конкретного приложения.Консультации опытного дистрибьютора, такого как Avnet Abacus, могут помочь упростить процесс выбора.

Топ 5 лучших измерителей СОЭ [обновленный обзор 2021 года]

63,27% пользователей выбрали Longruner 1,8 дюйма, 5,1% выбрали BSIDE ESR02, 21,43% выбрали MESR-100, 3,06% выбрали KKmoon и 7,14% выбрали Hztyyier. Каждый месяц мы анализируем ваши ответы и меняем наш рейтинг.

Вы ищете подходящий измеритель СОЭ? Это руководство поможет вам выбрать лучшие доступные модели на рынке.Но нужно помнить, прежде всего, что такое измеритель СОЭ. Измеритель ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) — это система, которая используется в реальных конденсаторах для расчета эквивалентного последовательного сопротивления. Он отличается от других измерителей или мультиметров, представленных на рынке.

Он точно настроен для расчета значений ESR конденсаторов, подключенных к плате. Для регулирования неиндуктивных сопротивлений и сопротивлений малых значений полезны большинство измерителей СОЭ. Чтобы провести сканирование ESR, они могут или не могут связываться с конденсатором.

Преимущества лучших измерителей СОЭ:

• Автоматический вывод на дисплей;
• Точные показания;
• Функция автоматической полярности;
• Доступный;

Это руководство направлено на обзор 5 лучших измерителей ESR на рынке США. В сравнительной таблице представлены основные характеристики, которые вам нужно знать, когда покупать измеритель СОЭ. Руководство по покупке также включает несколько полезных советов.

Многофункциональный тестер

от Longruner — лучший для опытных пользователей!

Измеритель СОЭ Longruner имеет несколько возможностей, включая способность определять различные диапазоны, и является многофункциональным устройством.

Могут быть обнаружены резистор, диод, транзистор NPN и PNP, конденсатор, N-канальный и P-канальный MOSFET, триод, IGBT и JFET. Детектор немедленно проверит это, просто поместив контакты в соответствующие области и набрав заданную ручку, и он наглядно отобразит результаты на дисплее в конце панели TFT. Он поддерживает английский и китайский языки.

Если устройство не используется, есть многофункциональная опция автоматического отключения питания, которая экономит энергию аккумулятора для увеличения срока службы.

• Повышенная производительность;
• Хороший светодиод;
• Запуск одной кнопкой;
• Автоматическое отключение;
• Самокалибровка;

• Только для опытных пользователей;
• Руководство не включено;

Это один из лучших измерителей СОЭ с возможностью самокалибровки. Обязательно проверьте, откалибровано ли устройство перед первым тестом.

---

BSIDE ESR02 PRO Цифровой транзистор — лучший для широкого применения!

Транзистор BSIDE ESR02 Pro весьма удобен для оценки подключаемых модулей и SMD-систем, и может даже использоваться для тестирования различных форм триодов, MOSFET, для проверки формы системы, полярности контактов, характеристик HFE, напряжения клапана и т. Д. Емкость перехода полевого транзистора.

В рекомендуемое время безотказной работы уровень постоянного напряжения направляет этот измеритель на преобразователь, который использует 9В-12В. Если для регулировки или зарядки аккумулятора рекомендуется напряжение ниже 6 В, необходимо контролировать аккумулятор 9v6 lr61.

Этот измеритель работает от уровня постоянного напряжения, рекомендованного в период эксплуатации для адаптера, использующего 9В-12В. Батарея 6LR61 9 В была необходима для питания батареи, когда уровень напряжения батареи ниже 6 В, рекомендованный при регулировке или снятии батареи.

• Универсальный;
• Доступный;
• Множество автоматических опций;
• Точный;
• Обнаружение мусульманских диодов;

• Качество сборки среднее;
• Батарейки в комплект не входят;
• Нелегко настроить и прочитать;

Один из недорогих многофункциональных измерителей, который можно использовать в качестве измерителя ESR на U.S. market — это устройство ESR02. Самыми привлекательными характеристиками являются красивый внешний вид и надежное чтение. С этим многофункциональным измерителем вы можете получить руководство пользователя.

---

KKmoon MESR-100 Capacitor Tester — лучший для высокой производительности!

Этот инструмент KKmoon — исключительное устройство с доступными функциями. Для измерения емкости система использует синусоидальную волну высочайшего уровня 100 кГц. Это преобразование синусоидальной волны из прямоугольной — очень мощный метод расчета емкости.

Для определенных типов приложений прямоугольный сигнал генерирует высокочастотные компоненты, которые могут быть неприятными. Счетчик также является устройством автоматического выбора диапазона, которое идеально подходит для использования многочисленных форм проверки цепей.

Эффективность устройства также гарантирует отличную возможность подключения к ЖК-дисплею. Устройство имеет исключительный ЖК-дисплей, который довольно легко стимулирует пользу. В продукте есть специальный выбор разрешений. По эффективности счетчик превзошел другие модели.

Обладая превосходной эффективностью, ЖК-дисплей способен интерпретировать показания даже в ночное время.

• Отличный светодиод;
• Автоматическое отключение;
• Синусоидальные сигналы 100 кГц;
• Тестирование цепей отличное;
• Энергоэффективность;
• Отличное разрешение;

• Качество сборки могло быть лучше;
• Батарейки в комплект не входят;

Инструмент также имеет опции автоматического отключения, что более эффективно снижает потребление энергии.

---

Цифровой конденсатор KKmoon M6013 — лучшее для точности!

Устройство KKmoon M6013 — это цифровой высокоточный измеритель конденсаторов, предназначенный для измерения сопротивления, емкости и тестирования цепей.

На большом матричном ЖК-дисплее отображается 5 цифр. Он более стабилен с точки зрения чтения (с функцией автоматического усреднения, может считывать пФ более стабильно и точно). Для внешнего управления и подключения к ПК он имеет порт micro USB.

В частности, при небольшой емкости рекомендуется тестирование пФ, рекомендуется использовать самый короткий измерительный провод, а окружающие электромагнитные помехи или радиочастотный шум могут влиять на показания пФ.

• Короткие кабели;
• Большой диапазон измерений;
• ЖК-экран с большой точечной матрицей;

• Показания не всегда стабильны;
• Среднее качество сборки;

Этот измеритель СОЭ рекомендуется для профессионального использования и использования в домашних условиях. Измеритель в автоматическом режиме автоматически выбирает оптимальный набор, который может быть обнаружен.

---

B&K Precision 881 In-Circuit Tester — лучший для портативности!

Новый портативный внутрисхемный измеритель ESR, модель B&K 881, новый легкий портативный тестер, может использоваться для расчета соответствующей последовательности резисторов электролитических конденсаторов в цепи или вне ее, а также может использоваться для измерения неиндуктивных резисторов низкая стоимость.

Этот портативный измеритель ESR от B&K поможет вам проверить последовательное сопротивление электролитических конденсаторов как в цепи, так и вне ее. На трех различных цветных диаграммах отображается показание СОЭ, которое показывает, является ли показание сильным, удовлетворительным или плохим.

Устройство часто создает множество сигналов переменного тока для расчета, но уровень сигнала настолько оптимизирован, что невозможно вскрыть полупроводниковые материалы. Точность измерений — особенное свойство оборудования.

• Простота использования;
• Легкий и портативный;
• Отлично подходит для использования на открытом воздухе;
• Хорошая гарантия;
• Большой радиус действия;

• Показания неточные;
• Не рекомендуется для начинающих;

Диапазон сопротивления CD модели B&K Accuracy 881 составляет от 0.1 и 30 Ом. Очень приятно, что работа закончена. Для оценки сопротивления с одинаковой последовательностью это простой, но полезный измеритель ESR. Он работает от батареи на 9 В, и с этим устройством у вас уже используются батареи.

---

Справочник покупателя

использует

Измеритель СОЭ более точно определяется (в зависимости от типа устройства) как импульсный или высокочастотный миллиомметр переменного тока. В основном он используется для измерения любого низкого сопротивления. Внутреннее сопротивление батарей можно рассчитать с помощью измерителя ESR без задних защитных диодов.

Измеритель ESR также может использоваться для расчета сопротивления переключателей при прикосновении, сопротивления дорожки печатной платы (PCB) и т. Д., В зависимости от фактически используемой схемы.

Несмотря на то, что существуют специализированные инструменты для обнаружения коротких замыканий между соседними линиями печатной платы, измеритель ESR ценен, потому что он может оценивать низкие сопротивления, щелкая по полупроводниковым переходам в цепи при подаче напряжения, достаточно низкого, чтобы усложнить показания.

Измеритель ESR может использоваться для определения коротких замыканий или для определения того, какое короткое замыкание является коротким замыканием группы конденсаторов или транзисторов, соединенных параллельно дорожками или проводами печатной схемы.Для очень низкого сопротивления многие традиционные омметры и мультиметры недоступны.

Дисплей

Если есть светодиодный или ЖК-экран, ничего страшного. Чтобы на мониторе было достаточно данных для отображения того, что вам нужно, рекомендуется широкое и четкое отображение. Эффективные ЖК или светодиодные дисплеи должны быть доступны для качественных устройств. Надежный ЖК-монитор поставляется со всеми хорошими измерителями.

Важной чертой должно быть разрешение дисплея. Качество вывода часто меняется на экране.Любое неверное прочтение может иметь катастрофические последствия.

Авто или ручной?

Измеритель СОЭ с автоматическим выбором диапазона определит и установит автоматическое значение. Если счетчик должен быть настроен вручную, чтобы вручную отрегулировать количество, он часто паникует.

Безопасность

Измеритель СОЭ должен иметь защиту от короткого замыкания в нежелательных ситуациях.

Автоотключение

Функция автоматического отключения питания необходима для экономии энергии батареи, она может продлить срок службы батареи и предотвратить непредвиденные расходы, а также продлить срок службы измерителя ESR.Также доступно несколько интересных функций. Автоматическое отключение — обязательная функция.

Эта функция требует тщательного контроля мощности и согласованности. Шоу не должно потреблять электричество.

Наиболее эффективно оборудование ограничивает возможности до определенного максимума, так что без подзарядки система будет работать в течение более длительного времени.

В исследовании часто приводятся соображения по поводу покупок и часто задаваемые вопросы, которые помогут вам выбрать лучшее, что вам нужно.

Режимы и функции

Убедитесь, что счетчик имеет все необходимые вам функции. Некоторые измерители ESR имеют сервис с одной кнопкой, который часто хорошо работает, если требуются операции. Если для измерителя СОЭ нет необходимого диапазона режимов, то он совершенно бесполезен. Есть стандартные кнопки управления, нуля и режима для полноценного высококачественного измерителя СОЭ.

Разрешение

Одной из важнейших характеристик каждого измерителя является разрешение. Чем больше разрешение, тем выше точность.

Вот почему очень важно обеспечить отличное разрешение. Эти устройства важны, потому что точным устройствам может помешать неправильная оценка.

Диапазон СОЭ

Очень важна дальность действия счетчика. Широкий ассортимент должен помочь устройству; в противном случае вычислить емкость невозможно. Для некоторых выдающихся производств диапазон невысокий.

Имеется спектр от 0,01 Ом до 40 Ом для самого высокопроизводительного измерителя. Создание метода также зависит от полей.

Видеоурок по

: Ремонт электроники MESR-100 V2 исправить неисправный источник питания светодиодный телевизор заменить

Заключительные мысли

Итак, это руководство охватывает все. Сразу от 5 лучших обзоров измерителей ESR до их плюсов, недостатков и требований. Выберите подходящий измеритель СОЭ, который подходит для любой вашей работы, и получайте точные результаты на ходу. Наш подробный блог может помочь вам купить модель, соответствующую вашим требованиям, когда на рынке доступно так много счетчиков.

Не позволяйте ESR тратить энергию и готовить конденсаторы

Еще в школе, когда мы познакомились с основами электротехники, мы узнали, что идеальный конденсатор — это простой базовый реактивный элемент. Его легко смоделировать с емкостным сопротивлением

.

Х _С = 1 / (2πfC)

, где f — частота, а C — значение емкости. Затем на некоторых (но не на всех) курсах этот идеалистический фасад был убран, и мы узнали, что в действительности все не так просто.Существует важный реальный аспект идеального конденсатора, называемый его эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), который количественно определяет эффективное сопротивление конденсатора R _S по ВЧ токам.

Этот ESR фактически состоит из нескольких составляющих элементов, включая часть, вносимую электродами и выводами, а также часть, обусловленную диэлектриком, материалом пластины, электролитическим раствором, и все это измеряется на определенной частоте. Если вы посмотрите на ESR с точки зрения фактического последовательного сопротивления, сопротивления утечки и диэлектрических потерь, ESR превратится из простого резистора, соединенного последовательно с идеальным конденсатором, к чему-то более сложному, Рисунок 1 .(Обратите внимание, что у реальных конденсаторов также есть дополнительная паразитная самоиндукция, называемая эквивалентной последовательной индуктивностью или ESL, но это другая история в другой раз.)

Рисунок 1 Теоретический конденсатор представляет собой простой реактивный элемент, но реальный имеет эквивалентное последовательное сопротивление из-за омического последовательного сопротивления, сопротивления утечки и диэлектрических потерь. (Изображение любезно предоставлено QuadTech, Incorporated)

Зачем нам беспокоиться о СОЭ? Для базовых цепей блокировки только по постоянному току ESR может иметь небольшое влияние.Однако, когда вы разрабатываете импульсный источник питания или ВЧ-схему, ESR, очевидно, влияет на ваше моделирование и реальные характеристики схемы. ESR сдвигает и ухудшает резонанс контура, в котором работает конденсатор, а также добротность контура. Очевидно, что ESR зависит от частоты, а также от типа конденсатора, материалов, конструкции, емкости конденсатора и многих других факторов, Рисунок 2 .

Рис. 2 ESR является функцией многих факторов, включая рабочую частоту, материал и тип конденсатора (изображение любезно предоставлено Murata)

Значение ESR выходит за рамки производительности.В качестве «резистора» он также создает рассеиваемую тепловую мощность P в зависимости от тока через конденсатор, при этом P = I ² R _S . Мы не только не любим тратить энергию в большинстве случаев с точки зрения использования энергии (стоимости) и времени работы, но и это рассеяние увеличивает тепловую нагрузку на систему. Даже если он не нагружает систему, он вскоре может превысить номинальные тепловые характеристики самого конденсатора. Если вы перебираете числа, используя, например, основной конденсатор 0,47 мкФ со скромным ESR около 0.1 Ом на частоте 1 ГГц будет рассеивать около 75 мВт — это немного или много, в зависимости от схемы и деталей системы, а также номинала конденсатора.

Возникает очевидный вопрос: как определить СОЭ? Для большинства инженеров ответ очевиден: вы смотрите на номера технических данных поставщиков и график зависимости ESR от частоты. Авторитетные поставщики предоставляют подробные спецификации ESR, которые определяют не только стоимость, но и то, как они ее определяют.

Если вы хотите измерить СОЭ самостоятельно, это непростая задача.В статье в журнале Microwave Journal «Методы и проблемы измерения ESR конденсаторов» (бесплатно, но требуется регистрация) подробно описывается давний и общепринятый способ сделать это, а также его ограничения, а также более продвинутая техника; различные поставщики могут использовать другие подходы. Независимо от того, какой из них вы попробуете, существует множество тонкостей тестирования и измерительных приборов, как это всегда бывает при работе с сигналами и компонентами на ГГц и более высоких частотах.

Был ли когда-либо один из ваших проектов скомпрометирован чрезмерным ESR, которого вы не ожидали? Вы когда-нибудь пытались вникнуть в подробности ESR конкретного конденсатора, который вы использовали, или пытались измерить ESR самостоятельно?

Билл Швебер (Bill Schweber) — инженер, автор трех учебников, сотен технических статей, колонок с мнениями и описаний продуктов.

Список литературы

1. Мурата, «Что такое частотные характеристики импеданса / ESR в конденсаторах?»
2. QuadTech, «Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсаторов»

Статьи по теме:

Что такое измеритель СОЭ? | Почему я должен использовать СОЭ?

Все конденсаторы обладают определенным сопротивлением прохождению переменного тока.ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) — это сумма всех внутренних сопротивлений конденсатора, измеренных в Ом. Идеальный конденсатор имеет НУЛЕВОЕ СОЭ. На схеме ниже вы можете увидеть резистор, соединенный последовательно с «ИДЕАЛЬНЫМ КОНДЕНСАТОРОМ». Номинал резистора называется ESR. Электролитические конденсаторы имеют тенденцию увеличивать свое ESR со временем из-за высыхания или коррозии. Высокое ESR — частая проблема современных электронных схем. Даже повышение ESR на 1-2 Ом может вызвать сложные проблемы. В нормальных условиях СОЭ имеет очень низкое значение, которое остается таким в течение многих лет, если только резиновое уплотнение не повреждено, и в этом случае водный компонент электролита постепенно высыхает, а СОЭ со временем поднимается.Увеличение ESR увеличивает как падение напряжения внутри конденсатора, так и тепло, выделяемое в конденсаторах из-за резистивного нагрева. Если вы не проверяете СОЭ, возможно, вам предстоит ремонт «ТЯЖЕЛАЯ СОБАКА». Высокое значение ESR — первый признак неисправности конденсатора. Высокое ESR приведет к полному отказу цепи, перегреву конденсатора, загрузке цепи, перенапряжению других компонентов схемы и другим нежелательным эффектам.

Почему я должен использовать СОЭ?

Потому что измерение электролитического конденсатора аналоговым или цифровым емкостным измерителем может ЗАВЕДИТЬ техника в заблуждение, полагая, что неисправный конденсатор исправен.Это может напрасно тратить ваше драгоценное время, и вы не сможете отремонтировать оборудование. Это означает, что вы не можете взимать плату со своего клиента! Если вы не проверяете ESR на конденсаторе, вы всегда пропустите неисправный конденсатор. Обычно эти неисправные конденсаторы имеют высокое значение ESR, которое обычный мультиметр или цифровой измеритель емкости не может измерить. Только с помощью измерителя ESR вы сможете измерить ESR на конденсаторе, и вас не обманут конденсаторы с плохим ESR. Измеритель ESR может работать даже В ЦЕПИ, что означает, что вам не нужно выпаивать конденсатор, чтобы измерить его с помощью обычного тестера конденсаторов, что в любом случае не будет точным.

Знаете ли вы, что измерители ESR могут творить и другие чудеса, помимо проверки ESR конденсатора? Некоторые цифровые измерители СОЭ имеют функции проверки:

»Низкоомный резистор, например 0,22 Ом, 0,33 Ом и т. Д.

»Горизонтальная обмотка катушки ярма кинескопа, индуктор и первичная обмотка трансформатора — при наличии закороченного витка индуктивность резко падает, и измеритель покажет показание в омах.

»Горизонтальный выходной транзистор (HOT) в мониторе или телевизоре — если получено показание обрыва цепи, короткое замыкание произошло в другом месте.Если короткое замыкание сохраняется, транзистор неисправен.

»Короткое замыкание в дорожке, обычно следы до компонентов — Вы можете использовать измеритель ESR для обнаружения коротких замыканий на печатных платах путем измерения фактического сопротивления дорожки. Если показания увеличиваются по мере продвижения по трассе, вы знаете, что идете в неправильном направлении!

»Динамики, усилитель и т.