Проверка esr конденсаторов – Таблицы максимальных значений ESR у электролитических конденсаторов.

Содержание

Таблицы максимальных значений ESR у электролитических конденсаторов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Максимально допустимые значения ESR электролитических конденсаторов приведены в таблицах ниже.

1. Максимально-допустимые ESR конденсаторов
Китайского и японского производства

2. ESR новых электролитических конденсаторов
замеренных тестером LCR T4

мкф/В6,3V10V16V25V35V50V63V160V250V400V450V
14,3
2,2
4,71,72,6
1021,12,72,2
220,691,20,77
330,440,91
470,840,870,490,68
680,33
820,570,55
/0,89
1000,460,750,170,40,430,770,35
2200,530,250,49
3300,250,22
4700,160,130,120,08
10000,070,080,07
22000,030,020,03
47000,03

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

3. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером
в ESR-метре K7214.

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

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

Еще одна старенькая, но более полная табличка:

Не помешает помнить одно простое правило:

web.igrosfera.net

РадиоКот :: Измеритель LOW ESR конденсаторов

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >

Измеритель LOW ESR конденсаторов


Что такое ЭПС, или по английскому ESR все знают. Существуют множество пробников по выявлению неисправных или некачественных конденсаторов (если покупаете на рынке). А вот как определить некачественный конденсатор с низким внутренним сопротивлением LOW ESR, которые все чаще устанавливаются в различной технике, компьютерах, и т д.? Очень часто неисправности плат возникают из-за повышенных пульсаций питающего напряжения, а в цепях питания почти всегда присутствуют электролитические конденсаторы. Именно они в первых рядах имеют самую низкую надежность. Практика показывает, что большинство материнских плат, работающих с внезапными перезагрузками и выключениями, а также нестабильностью работы, связаны в большинстве случае неисправностью электролитических конденсаторов. Например, глючит видеокарта, вы снимаете её ставите заведомо исправную и все работает. Тогда начинаете ближе разбираться с неисправной в надежде возобновить исправную работу. Визуально все нормально, конденсаторы все как новые ровные, не надутые. Но  ведь даже у визуально не вспухшего конденсатора может быть  недопустимо высокий ESR — 0,10 ом! Такой конденсатор ощутимо разогревается, и может протечь на плату, попортив переходные отверстия электролитом. Для работы в ШИМ-преобразователях он просто не годится. Предельно допустимое значение для LOW ESR конденсаторов  в ответственных и нагруженных цепях — 0,04 Ом, а лучше до 0,03 и менее.

Внешний вид устройства. В данный момент на фото запечатлен найденный неисправный конденсатор, который, если очень внимательно рассмотреть слегка надут в отличие от рядом стоящего.

Это и была настоящая неисправность, из-за которой видеокарту подвергли не нужному прогреву чипа, накручиванию большого радиатора и, в конце концов,  она была доломана и отдана мне на детали (но было уже поздно, на платформе чипа прокрутили саморезом дорожки, при установке еще большего радиатора на не греющийся чип : ) )…..

А это показания исправного конденсатора:

Общий вид измерителя

Цели, которые достигались при проектировании измерителя:

— максимальная простота

— высокая надежность

— измерение на частоте 100 — 110 кГц

— измерение низким напряжением (до 0,2 вольт)

— точность измерения

— растянутая шкала в диапазоне до 0,5 Ома

— низкое энергопотребление

— работа от одного аккумулятора напряжением 1,2 вольта

— длительная работа без зарядки аккумулятора

— отсутствие неудобных проводов витой пары

— мощные щупы для пробивания окислов и лака

— минимум корректирующих настроек

— повторяемость

— минимальная стоимость

Было собрано несколько вариантов измерителей. Варианты, когда схема с измерителем и микроамперметром находятся в коробке, а щупы выведены проводами крайне не удобна, так как провода необходимо плотно скручивать вместе, и они не могут быть длинными. При частоте 100 кГц даже слегка раскрутившийся провод, дает ухудшение показаний и исправный конденсатор может быть ошибочно забракован, а реальная неисправность не найдена. Фото старого варианта исполнения измерителя:

 

Решено было перенести схему с высокочастотной частью и питанием в отдельный блок в виде пинцета, а микроамперметр отдельно. Так как микроамперметр питается постоянным напряжением, то провода к нему не нужно скручивать и они могут быть любой длинны.

Для особо пугливых к трансформаторам, то предупрежу заранее, ничего мотать не придется, просто берутся готовые трансформаторы ТМС, со старых CRT мониторов, которые сейчас все выбрасывают (про трансы расскажу дальше).

 

 
 

 

 

Схема измерителя безупречно проста, и полностью соответствует цели, которая была поставлена в начале статьи.

Приведу структурную схему устройства для более понятного назначения каждого компонента:

  

 Схема состоит из автоколебательного блокинг – генератора,
 
 

 собранного на транзисторе VTI, выпаянном из серверной материнки:
 
 

Но можно и любой другой например аналог КТ3102 в smd корпусе.

Генератор выполнен по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Имеет эмиттерную RC-цепочку, задающую режим работы транзистора по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности есть отвод (из-за того что трансы готовые, то он сделан от середины). Нестабильность работы генераторов на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации незначительно меняется. Но нам для наших нужд данный момент не страшен.

Далее идет мост сопротивлений или Мост Уинстона (мост Уитстона, мостик Витстона) через развязывающий конденсатор (он же резонансный, входит в контур),  устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста. Работает как на постоянном токе, так и на переменном.

Далее идет согласующий трансформатор повышающий сопротивление и выходное напряжение для работы удвоителя и микроамперметра.

 

О трансформаторах.

В схеме используются трансформаторы типа ТМС (трансформатор межкаскадный строчный) используемый в CRT мониторах, коих великое множество пошло на разбор и детали.

  

 

Стоит он обычно около выходного строчного транзистора
   

Довольно часто он собран на Ш-образном железе. Он то нам и надо. Только вот у него по схеме включения нет отвода от середины. Нужно выбрать для ТР1 такой, у которого этот отвод есть, но вывод укорочен и не используется в самом мониторе. Его необходимо подпаять до нормальной длинны.
 
 

 Для ТР2 можно ставить без выведенного отвода (таких большинство).
 

 

Наконечники пинцета выполнены из латунного клемника от счетчика электроэнергии, и заточены на наждаке.
 
 

При проверке конденсаторов, для лучшего контакта необходимо с усилием надавливать на наконечники, поэтому они сделаны с обратной стороны широкими, что бы было удобно нажимать пальцами, и не соскальзывал пинцет.
 

Некоторые фото проведенных измерений:
 

 
  

 
 
 

Установка в ноль проводится замыканием пинцета с усилием, для обеспечения хорошего контакта.
 
 

Шкалу не затирал, а просто дописал значения выше. Фото шкалы.
 
 

 

Настройка:

Заключается в установке режимов работы по постоянному току и устойчивому возбуждению на 100 кГц, а не на 2-3 мГц.

Для этого вместо R1, R2 впаиваем переменное сопротивление (только не проволочное) сопротивлением 4,7к или 10к. бегунок на базу, 1 конец на + 1,2 в,  2 конец на -1,2 вольта. Выставляем на середину. Замыкаем пинцет, (запаиваем проволочку). Подключаем микроамперметр. Резистор установки 0 в минимальное сопротивление. Включаем вместо включателя миллиамперметр на предел 200мА. далее вращая переменное сопротивление в сторону уменьшения части, которая относилась к R1 и смотрим за потребляемым током и отклонением микроамперметра. Показания будут расти, а затем падать, а ток потребления расти, а потом резко увеличится. Выставить такое положение когда показания почти на максимуме, но немного меньше, то есть не переходят за порог их уменьшения. Ток при этом примерно будет 50 — 70 мА. Теперь резисторы замерять и впаять постоянные. Далее настроим С2 по максимуму отклонения стрелки микроамперметра. Всё, далее настраиваем 0 и берем низкоомные сопротивления, и тарируем деления на шкале. Использовать магазин сопротивлений нельзя, также нельзя использовать проволочные сопротивления. Если нет микроамперметра на 50 мкА, то можно использовать на 100 мкА, но питание надо поднять до 2,4 вольт, (от двух аккумуляторов) и провести настройку на данное напряжение заново как написано выше. 

Сигналы на эмиттере могут принимать самые причудливые формы. Но на выходе пинцета будет такой или похожий почти всегда.

  

 
 

Как видно амплитудное напряжение не превышает 0,2 вольт. Поэтому никакой полупроводник не откроется, и измерения можно проводить вполне безопасно.

Также было проведено испытание на устойчивость к заряженному от сеи конденсатору.
 
   
 

Была небольшая искра, потом измерение. Током не бьет, хотя держу руками контакты площадок. Диоды VD1, VD2 защищают вход схемы и ваши пальцы.

 Желаю побольше отремонтированных вами устройств с помощью данного измерителя, и больше прибыли, а также больше свободного времени, которое поможет высвободить данный пинцетик!

 

P.S.  Так же не забывать про «черный список» (GSC, G-Luxon, Licon (или Li-con, или Lycon), Jackcon, JPcon, D.S VENT, Chssi, OST) конденсаторов, которые надо менять не зависимо от их состояния всегда, что бы устранить проблемы в будущем.

Плату еще оптимизирую, и выложу на форум. (хотя она очень простая).

800

Файлы:
31.jpg — площадка
01.rar — ESR

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Таблица ESR. Ориентировочные и реальные значения ESR конденсаторов.

Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)

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

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

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

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

мкф/вольты6,3V10V16V25V35V50V63V160V250V400V450V
1     4,3 10   
2,2           
4,7     1,7  2,6  
10     21,12,72,2  
22   0,69 1,2    0,77
33      0,440,91   
47   0,84 0,870,49  0,68 
68          0,33
82         0,570,55/0,89
100 0,460,750,170,40,29 0,43 0,770,35
220  0,530,25     0,49 
330  0,250,22       
470   0,160,130,120,08    
1000  0,070,080,07      
2200  0,030,020,03      
4700  0,03        

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

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

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

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

В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 850C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 1050C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).

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

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

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

мкф/вольты10V16V25V35V63V160V250V
1   14161820
2.2  68101010
4.7  157,54,22,35
10 643,52,435
225,43,62,11,51,51,53
472,21,61,20,50,50,70,8
1001,20,70,320,320,30,150,8
2200,60,330,230,170,160,090,5
4700,240,20,150,10,10,10,3
10000,120,10,080,070,050,06 
47000,230,20,120,060,06  

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

Не помешает помнить одно простое правило:

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

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора.

Что такое ESR (ЭПС)?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  • Омическое сопротивление проволочных выводов и обкладок. Активное сопротивление проводов;

  • Контактное сопротивление между обкладками и выводами;

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

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

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

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

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

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


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

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

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

Электролитические конденсаторы выпускают на разную рабочую температуру. У алюминиевых электролитических конденсаторов нижняя граница температуры начинается с — 600С, а верхняя ограничена +1550С. Но в большинстве своём такие конденсаторы рассчитаны на работу в температурном диапазоне от -250С до 850С и от -250С до 1050С. На этикетке иногда указывается только верхний температурный предел: +850С или +1050С.

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

Взгляните на фото.


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

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

Снижение температуры окружающей среды на 100C продлевает срок службы электролитического конденсатора почти вдвое.

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


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

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

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

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

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

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

ESR-метр

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

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

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

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Измерение ESR конденсаторов

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

Вот так выглядит схема конденсатора:

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

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

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

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

И тоже самое почти но на 555

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


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


И приборы с отображением информации с помощью светодиодов:

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


Другой вариант такого устройства:


Есть приборы со звуковой индикацией, как к примеру этот:

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

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



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


И корпус для него:

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

Еще записи по теме

li-ne.ru

ИЗМЕРЕНИЕ ЭПС (ESR) КОНДЕНСАТОРОВ

Как очень просто узнать значение ESR любого конденсатора при ремонтах, используя подручные приборы мы сейчас и разберёмся. Конденсатор, как все знают, имеет такой параметр как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление — ЭПС) и измерения его очень полезны при диагностике проблем с электропитаниям. Например в линейных источниках питания, высокий ESR конденсатора фильтра может привести к чрезмерной пульсации тока и далее к перегреву конденсатора с последующим выходом из строя. В общем сейчас мы расскажем, как измерить ESR (ЭПС) конденсатора без специальных тестеров — с помощью обычного звукового генератора и мультиметра.

Немного теории про конденсатор

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

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

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

Какое напряжение использовать для проверки

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

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

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

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

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

Выбор частоты для измерения ЭПС

С одной стороны более высокие частоты лучше для измерения ЭПС из-за снижения реактивного сопротивления, но не всегда желательно. Реактивное сопротивление за счет индуктивности в цепи возрастает пропорционально частоте входного сигнала и эта реактивность может значительно исказить результат измерения. Так что на больших конденсаторах фильтров БП, используемая частота обычно составляет от 1 до 5 кГц, а для небольших конденсаторов на высоких частотах может быть использована от 10 до 50 кГц. Таким образом мы узнали теоретические основы измерения эквивалентного последовательного сопротивления конденсаторов и практический метод домашней проверки ЭПС без применения специальных тестеров и пробников.

   Справочники радиодеталей

elwo.ru

ESR конденсатора. Принципы и методы измерения.

ESR — Equivalent Series Resistance (Эквивалентное Последовательное Сопротивление — ЭПС), как один из значимых паразитных параметров электролитических конденсаторов,
в последние годы приобрёл широкую популярность среди ремонтников электронной аппаратуры.
Измерители и пробники ESR для многих мастеров стали прибором первой необходимости наряду с тестером или мультиметром.
Увеличение ESR конденсатора на несколько Ом, а иногда на несколько десятых долей Ома, может являться причиной неработоспособности устройства,
в котором он установлен, что иногда невозможно выявить существующими измерителями ёмкости, не способными учитывать другие параметры конденсатора.

Обычно в ремонтной практике не требуется особой точности в измерении ESR, поэтому ощутимая погрешность пробников чаще не вызывает неудобств
в отыскании неисправных элементов, а определение состояния конденсатора пробником может упрощаться до оценки его качества по принципу –
годен или не годен для работы в конкретном узле устройства.
Но, следует отметить, для конденсаторов, работающих при больших импульсных токах, например, в фильтрах преобразователей,
иногда требуется более объективная оценка качества, а погрешность в десятые и даже сотые доли Ома может иметь существенное значение.

На рисунке можно увидеть, что в диапазоне рабочих частот преобразователей (нескольких десятков кГц) реактивное сопротивление конденсатора большой ёмкости и
паразитной индуктивности в последовательной цепи имеют значения на порядок меньше ESR и полного сопротивления переменному току (импеданса) . Следовательно, практически весь ток,
который в импульсе может достигать десятков ампер, будет выделять активную мощность на сопротивлении (ESR), разогревая диэлектрик и электролит конденсатора.

Тангенс угла потерь, указываемый в технической документации производителей электролитических конденсаторов для частоты 120 Гц (типовое значение 0.1-0.22),
теряет свою актуальность на рабочих частотах преобразователей ИИП и для конденсаторов фильтров их вторичных выпрямителей будет на порядки больше.

Для работы в таких режимах производители изготавливают низкоимпедансные конденсаторы (Low impedance) и
указывают для них значение импеданса, измеренного на частоте 100 кГц для каждого номинала в таблицах.
Значение активной составляющей (ESR) тогда можно вычислить по формуле R = √(Z² — X²).
Например, для конденсатора Jamicon 1000uF 25V серии WL значение Z указано 0.04 Ом, учитывая его реактивное сопротивление Xc = 0.0016 Ом для указанной частоты,
можно посчитать значение ESR. В миллиомах это будет примерно 39.97 мOм, что практически не отличается от значения Z= 40 мОм.
Тангенс угла потерь для данного случая R/Xc составит 39.97/1.6 приблизительно 25. Паразитная индуктивность здесь в расчётах не используется,
но в отдельных случаях она может иметь существенное значение.

Большинство популярных и применяемых в ремонтной практике приборов и пробников ESR основаны на измерении полного сопротивления переменному току на частоте 40 — 100 кГц.
На частотах этого порядка для электролитических конденсаторов больших номиналов такие приборы покажут значения,
максимально близкие к величине ESR, которая составит основную часть импеданса на этих частотах.
Недостатком такого способа является значительная погрешность
при измерении малых номиналов ёмкостей (менее 10 uF), когда реактивное сопротивление конденсатора на данной частоте соизмеримо и может превышать ESR.
Тогда прибор покажет значение импеданса, а реальное значение ESR может быть в несколько раз меньше.

Одним из требований в плане практичности использования ESR-пробников является возможность производить замеры
без выпаивания конденсатора из платы. Следовательно, процесс измерения должен происходить при достаточно низком падении напряжения на проверяемом конденсаторе,
исключая отпирание переходов полупроводниковых элементов схемы.

В большинстве случаев такие нехитрые измерители импеданса мастера собирают самостоятельно по схемам, широко распространённым в интернете,
но кто-то применяет и свои разработки с учётом личных предпочтений в плане удобства пользования или точности измерений.
В продаже существуют как простые пробники со светодиодной или стрелочной индикацией, так и измерители с цифровой шкалой различной степени сложности.

Подробно останавливаться на принципах и методах измерения импеданса нет необходимости, таких обсуждений и описаний существует достаточно много
и их нетрудно найти в интернете. Но некоторые особенности отдельных конструкций всё же могут заслуживать внимания.

В этой статье предлагается рассмотреть один из способов измерения ESR и ёмкости, как отдельных параметров конденсатора.

Достаточно точный и несложный метод, который используется во многих любительских и промышленных приборах, реализован в измерителе Micro,
популярном среди мастеров – участников ремонтных форумов monitor.net.ru и monitor.espec.ws.

Если испытываемый конденсатор ёмкостью C заряжать от источника постоянного тока I,
напряжение на его выводах будет линейно нарастать от значения UR по закону:

C dU/dt = I = const.

UR – падение напряжения на активном сопротивлении конденсатора (ESR).

В таком случае ёмкость конденсатора будет определяться выражением:

C = I dt/dU.

Если посчитать время заряда для двух фиксированных значений напряжения U1 и U2,
взяв значение U2 вдвое большим U1, расчёт ёмкости будет таким:

Посчитать UR для вычисления ESR можно несколькими способами, например, составив уравнение прямой по двум точкам и найти координату Y
для нулевого значения X,
либо геометрически, исходя из соотношения сторон подобных треугольников …

Активное сопротивление конденсатора (ESR) в таком случае составит:

Для реализации такого метода нет необходимости в применении АЦП, пороговые значения напряжений для управления таймером устанавливаются компараторами,
а математические вычисления ёмкости и ESR производятся микроконтроллером с выводом информации на ЖК дисплей.

В некоторых подобных конструкциях для измерения ESR используется более простой, но менее точный способ.
Производится измерение уровня напряжения
UR посредством АЦП в начальный момент времени.
Несмотря на то, что измерительный импульс достаточно короткий (1-2 uS),

конденсаторы меньшей ёмкости успевают зарядиться до большего значения, чем конденсаторы большой ёмкости, что создаёт некоторую погрешность
в измерении ESR разных номиналов конденсаторов.

Следует учитывать, что ESR, измеренный постоянным током, является относительным показателем качества электролитического конденсатора.
Значимой составляющей ESR являются диэлектрические потери, которые существенно меняются с изменением частоты переменного тока.

Существуют более сложные и точные методики и способы измерений, основанные на анализе сдвига фаз в конденсаторе.
В этом случае ESR определится произведением импеданса и тангенса угла потерь.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

tel-spb.ru