Измерители ESR конденсаторов

[morik59]

Статья из журнала, правда качество не очень.

rad2011-8.rar

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Борисыч44]

Правда, у меня настраивать 0 как в журнале не получилось. 1-2 единицы так и стоят, я их учитываю при измерениях.

надо верхний конец R6 припаять к самому щупу и 0 от С3 то же

Изменено 31 августа, 2012 пользователем Борисыч44

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Витюшка]

Пока выложу схему, но лучше журнал, т.к. там описание работы и настройки. Правда, у меня настраивать 0 как в журнале не получилось. 1-2 единицы так и стоят, я их учитываю при измерениях.

А у меня все получилось. Только резистор R4 при питании 5 вольт/78L05/ необходимо увеличить в 1.66 раза /450ом/. От второго диапазона отказался. Если питать приставку от ИОНа мультиметра R4-270ом.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[morik59]

Я в процессе настройки вместо R6 и R7 ставил подстроечник, он на 0 никак не влиял. R6 и С3 у меня и так практически на щупе - плата припаяна прямо к щупам, никаких проводов и дорожек. Как с помощью R6 и R7 компенсируется входная ёмкость VT2 я не понял. Когда я отсоединял один из резисторов - 0 стоял как вкопаный.

Витюшка, а у Вас 0 регулировался?

[Витюшка]

Да. Вместо R6 стоит 9.1ом постоянный млт-0.25, вместо R7 многооборотный подстроечник 100ом/червячный/. Причем ноль устанавливается в одном определенном положении, если сопротивление отклоняется от нужного/в большую или меньшую сторону/ мультиметр показывает увеличение сопротивления/ в одном случае со знаком минус/. Так по появлению-исчезновению минуса можно более точно настроить ноль. Кроме того на настройку еще влияет R4. О его номинале я писал чуть выше. У меня стоит цепочка из многооборотного R= 330ом+100ом+24ом/млт-0.25/. Сопротивление всей цепочки в настроенном приборе-437ом. Питание-крона и стабилизатор 78L05/5вольт/. Да,совсем забыл предупредить, что у VT1 нужно поменять местами сток и исток. Об этом предупреждал Borodach. Виктор.

Изменено 31 августа, 2012 пользователем Витюшка

[morik59]

Насчет VT1 не понял. Это же n-канальный MOSFET. По описанию в журнале он открывается положительным импульсом, значит исток должен сидеть на -. Так Вы поменяли и у Вас работает?

[Григорий Т.]

VT1 шунтирован диодами, на нём максимум 0.7 вольт. Поэтому статически смена сток-исток ему до лампочки. А вот ёмкость затвор-исток больше, чем затвор-сток, и почему так должно стать лучше, трудно сказать.

[Borodach]

Проверил сегодня пробничек вот по этой схеме:

На удивление, хорошо работает, причём начиная с конденсаторов от 0,5 мкф.

Хоть шкала от 0 и до 100 Ом, но стрелка начинает реагировать где-то с 0,1 Ома.

До 10 Ом шкала растянута, дальше сжата.

Хорошая повторяемость, при настройке пришлось только увеличить количество витков вторички где-то до восьми витков, всё остальное без вопросов.

Ток потребления на х.х. порядка 7ма, при закороченных измерительных выводах где-то 12ма.

Единственный недостаток - не измеряет ёмкость, что не всегда удобно

[SDD39]

Это не единственный недостаток. Желание использовать имеющуюся на тестере

обратную шкалу омов , заставило собрать двухпроводную измерительную схему.

Если же имеится прямая шкала или желание нарисовать её самостоятельно ,

то схема , простейшей перекоммутацией , переводится в 4х проводную,

которая в полной мере позволяет использовать потенциал схемы.

А так же добавить дополнительные пределы.

[Borodach]

Схема достаточно информативна и в качестве пробника будет прекрасно выполнять свою функцию.

Расширять диапазон, как мне кажется, вовсе необязательно, ведь шкалы от 0,1 Ома для ремонта вполне достаточно.

Шкалу придётся перечертить, это верно, но большой сложности это не представляет ...

[SDD39]

На всяк случай , кто захочет-

Переделка на 4 проводную схему измерения.

Borodach #995

Для большинства применений вполне достаточно. В этом согласен.

Но для прозвонки с низким ЭПС (в компьютерах) уже не достаточно.

Все зависит от области применения.

[SDD39]

Если при намотке обмоток 1,2и 3 , в жгут добавить ещё две жилки и намотать дополнительно

обмотки 5и6 , то применение сборки уже не будет определяющим. И можно даже обойтись двумя дискретными транзисторами

любой структуры. Так же и в генераторе , тогда можно будет применить транзисторы любой структуры.

В вообщем получится больший простор для маневров с имеющимися деталями.

[Borodach]

Если при намотке обмоток 1,2и 3 , в жгут добавить ещё две жилки и намотать дополнительно

обмотки 5и6 , то применение сборки уже не будет определяющим. И можно даже обойтись двумя дискретными транзисторами

любой структуры. Так же и в генераторе , тогда можно будет применить транзисторы любой структуры.

В вообщем получится больший простор для маневров с имеющимися деталями.

А Вы собирали эту схему?

Сколько витков в обмотках 5 и 6 получается?

[Borodach]

Но для прозвонки с низким ЭПС (в компьютерах) уже не достаточно.

Можете поделиться опытом прозвонки (деффектовки) параллельно включённых конденсаторов в материнских платах (за исключением вспухших) ?

[SDD39]

А Вы собирали эту схему?

Собирал. Проверял на практике так сказать.

Сколько витков в обмотках 5 и 6 получается?

Скока же , сколько и в 1.2.3. Все одним жгутом мотаются.

Соответственно у каждой по 50 витков. Обмотка 5-6

становится идентичной 1-2.

Плюс в том , что токи баз теперь не протекают через измерительные цепи.

Соответственно резко снижаются требования к идентичности транзисторов.

Можете поделиться опытом прозвонки (деффектовки) параллельно включённых конденсаторов в материнских платах (за исключением вспухших) ?

Я другу собирал приборчик. Сам , компами не занимаюсь. Он же просто прозванивает

каждый конденсатор на своих ножках. Тот , на котором показывает больше - дохлый.

По скольку , между конденсаторами идут медные дорожки , и эти дорожки

тоже имеют сопротивление ( а что хорошо , что и сопротивление хроших кондёров и

этих дорожек отличаются не настолько сильно чтоб совсем маскировали друг друга)

то сопротивление хорошего кондёра получается немного ниже .

Прибор делал 3х предельный. Но частоту понижал до 24 - 25 КГц. Чтобы

влияние керамики было ниже. Пределы были 10 , 1 и 0.1 Ом.

То есть , при подключении таких резисторов к щупам , стрелка отклонялась

на пол шкалы. Ну и тестер , для этой цели , купил получше , с более крупной

головкой. Так что разрешение было не хуже 1 миллиома.

[Borodach]

Коты выложили ещё одну схему измерителя ЕПС совмещённую с измерителем утечки.

http://radiokot.ru/konkurs/21/

Правда меня смущает измерение утечки конденсаторов при напряжении порядка трёх вольт ...

[SDD39]

После деления R5 R6 , там миливольт 30 остаётся.

[Borodach]

Эквивалентный последовательный импеданс

емкостных элементов в источниках питания

Дополнение к книге

"Силовая электроника для любителей и профессионалов"

М.СОЛОН-Р 2001 г.

"Во многих импортных источниках особое внимание уделяется выбросам на ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) конденсатора. В Вашей книге "Силовая электроника" про качество конденсаторов и параметры выбросов ничего не сказано. На мой взгляд, эта проблема тоже является значительной, чтобы заострить на ней внимание читателей".

Илья Грудовик

Вне всякого сомнения, проблема неидеальности параметров электролитических конденсаторов, использующихся в импульсных источниках электропитания, как, впрочем, и других силовых элементов, в настоящее время стоит достаточно остро. Выводы электролитических конденсаторов имеют собственную паразитную индуктивность, на которой могут возникать (и возникают) паразитные выбросы. Данная ситуация подробно рассмотрена на стр.141…145 моей книги в приложении к паразитной индуктивности монтажа. Естественно, выводы, содержащиеся в этой главе, можно применить и к частному случаю наличия у "электролитов" паразитной индуктивности (ESL) и паразитного сопротивления (ESR). Поэтому не совсем верно говорить о "выбросах на ESR". Скорее имеют место выбросы на эквивалентном последовательном импедансе конденсатора, куда входит и ESR, и ESL. рис.1

Конденсаторы "Epcos"

Для борьбы с паразитными выбросами в последние годы разработаны и выпускаются специальные конденсаторы с короткими выводами и особой конструкцией обкладок, предназначенные к использованию, главным образом, в импульсных источниках электропитания. Такими конденсаторами являются, в частности, "электролиты" серий В41456, В41458, В41560, В41580, В41550, В41570, В41554, В43455, В43457, В43456, В43458, В43560, В43580, В43566, В43586, производимые фирмой "Epcos" (к сожалению, отечественных аналогов пока нет). Внешний вид конденсаторов показан на рис.1. Собственная индуктивность ESL у конденсаторов этих серий составляет порядка 10…20 нГн. Конденсаторы допускают значительную амплитуду пульсаций, что говорит об их устойчивости к тепловому нарушению параметров, работают в диапазоне температур - 40…+ 85 градусов Цельсия. рис.2

Устройство конденсатора

Мы уже разобрались, чем чревато для конденсаторов высокое значение ESL. Разберемся теперь, чем чревато для них наличие ESR. Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним, как устроен классический электролитический конденсатор (рис.2). Как известно, в любом конденсаторе (независимо от его конструкции и физических принципов), имеются две обкладки с расположенным между ними диэлектриком. Чем меньше расстояние между обкладками, тем больше емкость конденсатора. Обычно диэлектриком служит керамика, бумага, слюда. Но в этом случае большую емкость при небольших габаритах получить просто не удастся. В электролитическом конденсаторе одной из обкладок является обычная алюминиевая фольга (поз. "3"), а вот другой - бумага, пропитанная специальной электролитической жидкостью (поз. "1"). Между фольгой и бумагой находится тонкий слой оксида алюминия (поз. "2"), собственно и представляющий собой диэлектрик. Толщина диэлектрика невелика, и соответственно, электролитические конденсаторы могут запасать большую величину заряда. Однако оксид алюминия имеет одностороннюю проводимость, поэтому "электролиты" боятся "переполюсовки".

Любой диэлектрик имеет так называемые "токи утечки", связанные с неидеальностью его структуры. Важно также отметить, что с ростом температуры токи утечки возрастают. Выводы конденсатора и алюминиевая фольга имеют конечное омическое сопротивление. Не нужно также забывать, что электролитическая жидкость - не сверхпроводник. Исходя из этого, эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора запишется так: где

Ral - сопротивление алюминиевой обкладки;

Re - сопротивление электролитической обкладки;

Rox - сопротивление диэлектрика;

Rb - сопротивление выводов.

ESR в значительной степени зависит от частоты тока, проходящего через конденсатор. Например, на графике, приведенном в [1], показана типичная зависимость ESR от частоты (рис.3). В частности, из графика видно, что при частотах более 500 Гц значение ESR стабилизируется на некотором уровне. рис.3

Зависимость ESR от частоты

С учетом составляющих ESL и ESR эквивалентная схема электролитического конденсатора будет выглядеть так, как показано на рис.4.

Какую опасность представляет собой ESR? Любое омическое сопротивление, как мы знаем, является источником выделения тепла. Конденсатор не пропускает постоянный ток, но пульсацию конденсатор пропустит, так как она представляет собой ток переменный. Если амплитуда пульсаций будет достаточно большой, на ESR начнет выделяться значительная мощность, которая приведет к разогреву "электролита". Температура конденастора не должна подниматься выше допустимой - это сокращает срок его службы и даже может привести к выходу из строя (пробою). Чтобы защититься от разогрева, зачастую в мощных источниках питания устанавливают не один конденсатор, а несколько - с меньшей емкостью - соединяя их в параллель. К сожалению, в таком случае растет ESL пакета конденсаторов, поэтому здесь тоже необходимо не "переборщить". рис.4

Эквивалентная схема конденсатора с учетом ESL и ESR

Расчеты мощных импульсных блоков питания (тепловой режим конденсаторов, паразитные выбросы и т.д.) нужно производить с учетом ESL и ESR. Все необходимые соотношения приведены, например, в статье [1]. Там же имеются необходимые расчетные модели и рекомендации. Здесь нет смысла переписывать указанную статью (желающие разыщут ее в интернете), достаточно привести результаты исследования.

Итак, при параллельном соединении четырех конденсаторов емкостью 68 мкФ каждый, имеющих ESL порядка 200 нГн (стандартный конденсатор) и подаче импульса напряжения величиной 100 В, переходный процесс в местах соединения конденсаторов "поднимает" амплитуду напряжения более чем в два раза по сравнению с поданной, а также "забрасывает" напряжение в отрицательную область. Самое интересное, что пик напряжения не зависит от параметров нагрузки фильтра (конденсаторы "работают" в составе фильтра).

Паразитные выбросы опасны как для силовой части импульсного источника (они могут привести к потенциальному пробою силовых ключей), так и для самих конденсаторов. Поэтому необходимо выбирать конденсаторы с запасом по допустимому напряжению и, конечно, пользоваться типами с минимальными ESR и ESL. Не стоит забывать и о монтаже - стремиться делать связи между элементами как можно короче.

Литература

[1] А.И.Колпаков "В лабиринте силовой электроники. Электролитические конденсаторы. Особенности применения". С-Пб, 2000 г.

© Авторская страница Б.Ю.Семенова.

http://www.radioland...sit/capasit.htm

ссылка позаимствована у котофф.

[lom73]

Добрый день. Хочу собрать ESR-мерт на микросхеме КР1211ЕУ1 описаный на стр.27 пост #538. Но есть несколько непонятных моментов.

1. Непонятная фраза "Внимание!!! В трансформаторе Т1 используется лишь половинка обмотки."

Половинка какой обмотки I, II или III ? И как эту половинку подключить?

2. Можно ли применять маленькие трансформаторы от дежурного питания с БП. В частности есть трансформаторы с маркировкой 7700-1 и 7700-2С?

3. По схеме измерительный конденсатор подключается к обмотке II трансформатора Т2, а на рисунке внутренностей на сайте http://datagor.ru/ измерительный конденсатор подключается к обмотке II трансформатора Т1.

Кто делал даный прибор или может ответить на данные вопросы?

Изменено 20 сентября, 2012 пользователем lom73

[dimas5552]

Завалялася лишняя голова на 500мкА и решил на ней собрать простой переносной стрелочный ЭПС метр, что бы таскать с собой... Нашел вот такую схему http://radio-hobby.o...hp?storyid=1048 - принцип действия типичного ESR-метра однако про ЭПС в статье ни слова А ещё более забавно то что там говорится про ток утечки... Объясните мне, какая может быть речь о течке когда на конденсатор идет переменный ток высокой частоты, на которой реактивное сопротивление, которое собственно и характеризует этот ток, равно долям ома...???

http://radio-hobby.org/uploads/schemes2/1049-izmE/ic-1.gif

Изменено 26 сентября, 2012 пользователем Borodach

[Borodach]

Завалялася лишняя голова на 500мкА и решил на ней собрать простой переносной стрелочный ЭПС метр, что бы таскать с собой... Нашел вот такую схему http://radio-hobby.o...hp?storyid=1048 - принцип действия типичного ESR-метра однако про ЭПС в статье ни слова А ещё более забавно то что там говорится про ток утечки... Объясните мне, какая может быть речь о течке когда на конденсатор идет переменный ток высокой частоты, на которой реактивное сопротивление, которое собственно и характеризует этот ток, равно долям ома...???

Поставьте последовательно с измерительной головкой подстроечный резистор и откалибруйте пробник безиндукционными низкоомными резисторами.

Возможно, что придётся увеличить номинал конденсатора перед детектором, слишком низкая чувствительность головки.

Должно заработать ...

С другой стороны, есть уже готовые схемы, например из Радио

http://i057.radikal.ru/0809/5e/d84c267180a9.gif

[Borodach]

Ещё одна схема на Атмеге ...

http://www.henteko.org/fswiki/wiki.cgi?page=AVR%A4%F2%BB%C8%A4%C3%A4%BF%A5%B3%A5%F3%A5%C7%A5%F3%A5%B5%A1%BCESR%A5%E1%A1%BC%A5%BF%A1%BC%A4%CE%C0%BD%BA%EE

[morik59]

Под головку ещё нужен подходящий корпус, проще и дешевле использовать китайский стрелочный тестер. Самая удобная для этого схема - вот. Меряет мелкие конденсаторы от 0.01uF, нет моточных изделий (я ставил обычный "полосатый" дроссель на 1мГн), одной пальчиковой батарейки хватает на 1-2 года. В корпусе никаких переделок, установка нуля остаётся на старом месте, выключатель питания - переключатель от тестера в положении измерения сопротивления. Чтобы не менять шкалу я подстраивал под шкалу сопротивлений. Подробнее по настройке - у автора http://r-lab.narod.ru/Izmer01.htm Печатка во вложении.

ESR_1.rar

Изменено 28 сентября, 2012 пользователем morik59

[Borodach]

Под головку ещё нужен подходящий корпус, проще и дешевле использовать китайский стрелочный тестер. Самая удобная для этого схема - вот. Меряет мелкие конденсаторы от 0.01uF, нет моточных изделий (я ставил обычный "полосатый" дроссель на 1мГн),

У меня с первым попавшимся дросселем не получились требуемые параметры.

Индуктивность нужна с хорошей добротностью.

[morik59]

Я пробовал с дросселем на кольце, как описано у автора, и с "полосатиком" - никакой разницы не увидел. Эта схема не из "Радио", она немного изменена, может Вы пробовали первую схему. Я собрал таких пробников штук 5, все сразу заработали. Самое сложное - подстроить под существующую шкалу с помощью R1 и С4, можно увеличить чувствительность и напечатать свою шкалу.