Измерение больших конденсаторов (связанное с измерителем LCR)

Очень большие электролитические конденсаторы обычно используются на относительно низких частотах (ниже 1 кГц) для сглаживания колебаний постоянного напряжения, например, в источниках питания. На частоте 100 кГц импеданс конденсатора 8200 мкФ составляет менее 1 мОм. Это очень трудно точно измерить, учитывая сопротивление провода и влияние паразитной емкости и индуктивности, которые присущи конструкции конденсатора и имеют значительные импедансы на частоте 100 кГц. Вот почему емкость электролитических конденсаторов обычно указывается при 60 Гц, 120 Гц или 1000 Гц. По этой же причине электролитические конденсаторы, используемые в качестве байпаса в высокоскоростных ИС, почти всегда размещаются параллельно с конденсатором гораздо меньшего размера, который более эффективен на высоких частотах.

Как правило, чем больше емкость, тем более выражено ее уменьшение с ростом частоты.

Но это справедливо только для конденсаторов с одинаковой химической и механической реализацией. Способ контакта с корпусом оказывает значительное влияние на паразитную индуктивность конденсатора, которая является основной причиной потери емкостных характеристик на более высоких частотах. Но химия также ограничивает полезность конденсатора. Если электроны не могут двигаться достаточно быстро, конденсатор будет неисправен на более высоких частотах.

Это не ограничивается электролитическими конденсаторами, многослойные керамические конденсаторы также будут демонстрировать такое поведение, поэтому они в основном используются в качестве буферов, а не фильтров. При измерении с помощью измерителя LCR они будут давать ужасные результаты даже при частоте всего 20 Гц, поэтому производители обычно требуют, чтобы они измерялись с помощью мультиметров с дельта-зарядом.

Некоторые измерители LCR имеют функцию развертки по частоте, которая может отображать емкость по частоте. Я измерил несколько конденсаторов, все 1 мФ при 16 В: Panasonic FR-A, EB-A и FR-A Low ESR, все новые и неиспользованные, старый конденсатор Jamicom 016C2 после нескольких лет использования и еще один конденсатор Jamicom, который почти вентилировался. , скомпилированный в следующее изображение в таком порядке (и, глядя на результаты, я думаю, что у меня будет несколько слов выбора с поставщиком EB-A):

(1 кГц/дел, ~105 мкФ/дел)

Как вы можете видеть, все конденсаторы, кроме последнего, сломанного, начинают с одинаковых значений, что примерно соответствует показанию мультиметра, но затем они сильно расходятся. Для сравнения, высокоимпульсный фольговый конденсатор показал бы почти горизонтальную линию. Однако они НАМНОГО больше (и дороже), чем электролитические.

Отказ от ответственности: я работаю в Sourcetronic, и эти развертки были сделаны с помощью одной из наших моделей измерителя LCR.

Я хотел бы ответить себе.
Измеритель LCR считывает более низкую емкость с увеличением частоты тестирования, на маленьких емкостях (например, ниже 470 мкФ) вы можете получить некоторые измерения даже при тестировании частоты 100 кГц. Но когда конденсатор достаточно большой (я полагаю, более 2 мФ), то LCR-метр не может много считывать с него на высоких частотах, поэтому вам в основном нужно тестировать на 100-120 Гц. Это, вероятно, связано со временем зарядки и тем, как LCR рассчитывает емкость, но я полагаю, что это большая техническая тема схемы измерителя LCR, и я не собираюсь гадать, как она это делает.
Так что, если у вас такая же проблема - понизьте частоту тестирования как можно ниже, обратите внимание, что на большинстве счетчиков по умолчанию стоит 1 кГц, зайдите в настройки и измените ее. В любом случае, вы, вероятно, будете использовать его в цепи постоянного тока или в цепи 50 Гц, поэтому вам не следует особо заботиться о том, что происходит с этой штукой на частоте 100 кГц.

Потеря мощности возможна по двум причинам. а) Этот электролитический конденсатор не использовался в течение нескольких лет. Это может восстановиться, если питание подается при максимальном указанном напряжении в течение 10 ~ 20 минут. б) Этот электролитический конденсатор становится сухим внутри из-за близлежащих источников тепла. Усилитель звука, работающий часами, превращается в настоящий тостер с электролитическими конденсаторами. Такие конденсаторы сильно повреждаются, хотя внешне выглядят целыми. Портативные измерители LCR представляют собой экономичные версии настольных LCR, которые стоят несколько тысяч евро. Портативные устройства из-за их ограниченных размеров печатной платы имеют ограниченный диапазон измерения.