- Merjenje ESR kondenzatorja
- Seznam delov
- Shema vezja
- Izračun ESR kondenzatorja
- Primer: Merjenje ESR za elektrolitski kondenzator 100uf
Kondenzatorji so videti v redu, dokler ne pridete do točke, ko napajanje odpove ali noče delovati optimalno. In če je težava v hrupu, obstaja preprost popravek, dodajte le še kondenzatorje. Toda to ne reši. Kaj bi lahko bilo narobe?
Težava izhaja iz naivne predpostavke, da so kondenzatorji (v veliki meri) "idealne" naprave, v resnici pa niso. Ti neželeni učinki so posledica nečesa, kar imenujemo notranji upor ali enakovredna serijska upornost (ESR). Kondenzatorji imajo končni notranji upor zaradi materialov, uporabljenih pri njihovi izdelavi. V prejšnjem članku smo podrobno razložili ESR in ESL v kondenzatorjih.
Različne vrste kondenzatorjev imajo različna območja ESR. Na primer, elektrolitski kondenzatorji imajo na splošno višje ESR kot keramični kondenzatorji. Za številne aplikacije je pomembno izmeriti notranji upor kondenzatorjev. In danes v tem članku bomo zgraditi ESR Meter in se naučite , kako izmeriti ESR kondenzator s pomočjo 555 timer IC in Tranzistorji.
Merjenje ESR kondenzatorja
Na začetku se zdi, da je merjenje ESR enostavna naloga.
Odpornost lahko enostavno določimo tako, da uporabimo konstanten tok in izmerimo padec napetosti na preskušani napravi.
Kaj pa, če na kondenzator uporabimo konstanten tok? Napetost narašča linearno in se umiri pri vrednosti, ki jo določa napajalna napetost, kar je (za naše namene) neuporabno.
Na tej točki je čas, da se vrnemo k nečemu, kar smo se naučili v šoli - " Kondenzatorji blokirajo enosmerni tok in prenesejo izmenični tok"
Po nekaj poenostavitvenih sklepih razumemo, da so kondenzatorji v bistvu kratek stik pri visokih frekvencah, kapacitivni del pa se "skrajša" iz vezja in vsa napetost pade na notranji upor.
Prednost te metode je, da nam ni treba poznati niti toka, če poznamo notranji upor uporabljenega vira signala, ker zdaj ESR in notranji upor (vira) tvorita delilnik napetosti, razmerje med uporov je razmerje med padci napetosti in če poznamo tri, lahko enostavno določimo drugega.
Za merjenje valovnih oblik na vhodu in na kondenzatorju se uporablja osciloskop.
Seznam delov
Za oscilator:
1. 555 časovnik - tako CMOS kot bipolarni bosta dobro delovala, vendar je CMOS priporočljiv za visoke frekvence
2. 100K potenciometer - uporablja se za nastavitev frekvence
3. 1nF kondenzator - čas
4. 10uF keramični kondenzator - ločitev
Stopnja moči:
1. BC548 NPN bipolarni tranzistor
2. BC558 PNP bipolarni tranzistor
Kratka opomba o izbiri tranzistorjev - vsak majhen signalni tranzistor z velikim ojačanjem (300 in več) in nekoliko velikim tokom (50 mA +) bo dobro deloval.
3. 560Ω osnovni upor
4. 47Ω izhodni upor - to je lahko od 10Ω do 100Ω.
Shema vezja
Spodaj je diagram vezja za to vezje kondenzatorja ESR -
To vezje merilnika ESR lahko razdelimo na dva odseka, časovnik 555 in izhodno stopnjo.
1. Oscilator 555:
Vezje 555 je običajni nestabilni multivibrator, ki oddaja kvadratni val s frekvenco nekaj sto kilohercev. Pri tej frekvenci skoraj vsi kondenzatorji delujejo kot kratki. Pot 100K omogoča nastavitev frekvence, da doseže najnižjo možno napetost čez pokrov.
2. Stopnja moči:
To je rešitev druge težave. Kondenzator lahko neposredno priključimo na izhod 555-časovnika, potem pa bi morali natančno poznati izhodno impedanco.
Da bi to odpravili, se uporablja potisna izhodna stopnja s serijskim uporom. Upor zagotavlja izhodno impedanco.
Evo, kako izgleda celotna strojna oprema tega vezja merilnika ESR:
Izračun ESR kondenzatorja
Iz enačbe delilnika napetosti izpeljemo naslednjo formulo:
ESR = (V CAP • R IZHOD) / (V IZHOD - V CAP)
Kjer je ESR notranji upor kondenzatorja, je V CAP signal čez kondenzator (izmerjeno na vozlišču CAP +), R OUTPUT je izhodna upornost močnostne stopnje (tukaj 47 Ohmov) in V OUTPUT napetost izhodnega signala kot merjeno v točki A v tokokrogu.
Med uporabo tega vezja je priporočljivo, da sondo za merjenje obsega nastavite na 1X, da povečate občutljivost in zmanjšate pasovno širino, da se znebite nekaj šuma, da lahko natančno izmerite.
Najprej se najvišja napetost izmeri v točki A pred impedanco in se zabeleži. Nato je pritrjen kondenzator. Povečajte, dokler ne vidite kvadratnega vala. Zasukajte lonec, dokler se valovna oblika ne zmanjša.
Odvisno od vrste kondenzatorja mora biti napetost od vrha do vrha nastale valovne oblike nekaj deset ali sto milivoltov.
Primer: Merjenje ESR za elektrolitski kondenzator 100uf
Tu je surova izhodna valovna oblika stopnje moči:
In tukaj je napetost na kondenzatorju. Upoštevajte ves hrup, ki se nalaga na signal - bodite previdni pri merjenju.
Če vstavimo vrednosti v formulo, dobimo ESR 198 mΩ.
ESR kondenzatorja je pomemben parameter pri načrtovanju močnostnih vezij in tukaj smo zgradili preprosto merilno napravo ESR, ki temelji na 555 časovniku.