Как измерить ESR конденсатора с помощью осциллографа и генератора сигналов.
Часто при ремонте электроники приходится менять вздувшиеся конденсаторы. Если конденсатор вздулся, это говорит об уменьшении его ёмкости и увеличении эквивалентного последовательного сопротивления(ESR). Бывает, что конденсатор не вздулся, а его ESR больше нормы, на этот случай я собрал приборчик от МастерКит и ним проверял подозрительные конденсаторы. В определённый момент стало интересно, что же он на самом деле измеряет и как он это делает.
Что такое ESR.
Эквивалентная упрощённая схема конденсатора состоит из резистора и конденсатора, величину этого сопротивления и измеряет прибор. Осталось разобраться как он это делает.
Давайте подключим к конденсатору генератор сигналов, его эквивалентная схема изображена на рисунке, она состоит из генератора и последовательно включённого резистора, равного выходному сопротивлению генератора.
Для эксперимента нам потребуется меандр с частотой примерно 200 KHz и напряжением 1 V. Может возникнуть вопрос почему выбрана именно такая частота. В идеале было бы использовать частоту, на которой реактивное сопротивление конденсатора меньше 1 Ohm, что позволило бы проверять конденсаторы малой емкости. Но с увеличением частоты на измерения начнут влиять паразитные параметры схемы. Кстати, напряжение 1 V подходит для проверки выпаянного конденсатора, для проверки в схеме лучше понизить его до 200—300 mV.
Начнём, для начала подключимся осциллографом к генератору сигналов, установим частоту и напряжение.
Теперь подключим исправный конденсатор емкостью 470uF и посмотрим, что покажет осциллограф.
Конденсатор с последовательно включённым резистором образуют RC цепочку, поэтому нарастание и спад сигнала будет происходить по экспоненциальному закону. Амплитуда постоянной составляющей равна 12,8mV, также видны выбросы, возникающие из-за несогласованности линии и паразитной индуктивности входящей в состав конденсатора.
А теперь подключим вздувшийся конденсатор той же ёмкости и тем же максимально допустимым напряжением.
Что изменилось? Правильно увеличилась амплитуда, которую измеряет прибор, а за её значение отвечает последовательно включённое сопротивление в эквивалентной схеме конденсатора.
Давайте попробуем его рассчитать. Считается эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, как обычный делитель. Реактивным сопротивлением конденсатора можно пренебречь так, как длительность импульса значительно меньше тау.
Посчитаем значение ESR для исправного конденсатора, оно равно 0,65 Ohm. Давайте сравним его с тем что показывает прибор от МастерКит, точность этого прибора невысокая, но для примерной оценки пойдёт.
Зажёгся первый светодиод, переключатель стоит в положении 1:1, смотрим на таблицу, сопротивление равно 1,3 Ohm.
Теперь посмотрим, что покажет прибор при проверке неисправного конденсатора, его расчетное сопротивление равно 8,8 Ohm.
Зажёгся седьмой светодиод, переключатель стоит в положении 1:1, сопротивление равно 10,6 Ohm. Как уже писал раньше точность прибора невысокая, но с нашими расчетами сходится.
Теперь мы знаем как померить ESR, пользуясь осциллографом и генератором сигналов. В следующей статье, мы узнаем как измерить ёмкость и индуктивность с помощью осциллографа.
Что такое ESR.
Эквивалентная упрощённая схема конденсатора состоит из резистора и конденсатора, величину этого сопротивления и измеряет прибор. Осталось разобраться как он это делает.
Давайте подключим к конденсатору генератор сигналов, его эквивалентная схема изображена на рисунке, она состоит из генератора и последовательно включённого резистора, равного выходному сопротивлению генератора.
Для эксперимента нам потребуется меандр с частотой примерно 200 KHz и напряжением 1 V. Может возникнуть вопрос почему выбрана именно такая частота. В идеале было бы использовать частоту, на которой реактивное сопротивление конденсатора меньше 1 Ohm, что позволило бы проверять конденсаторы малой емкости. Но с увеличением частоты на измерения начнут влиять паразитные параметры схемы. Кстати, напряжение 1 V подходит для проверки выпаянного конденсатора, для проверки в схеме лучше понизить его до 200—300 mV.
Начнём, для начала подключимся осциллографом к генератору сигналов, установим частоту и напряжение.
Теперь подключим исправный конденсатор емкостью 470uF и посмотрим, что покажет осциллограф.
Конденсатор с последовательно включённым резистором образуют RC цепочку, поэтому нарастание и спад сигнала будет происходить по экспоненциальному закону. Амплитуда постоянной составляющей равна 12,8mV, также видны выбросы, возникающие из-за несогласованности линии и паразитной индуктивности входящей в состав конденсатора.
А теперь подключим вздувшийся конденсатор той же ёмкости и тем же максимально допустимым напряжением.
Что изменилось? Правильно увеличилась амплитуда, которую измеряет прибор, а за её значение отвечает последовательно включённое сопротивление в эквивалентной схеме конденсатора.
Давайте попробуем его рассчитать. Считается эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, как обычный делитель. Реактивным сопротивлением конденсатора можно пренебречь так, как длительность импульса значительно меньше тау.
Посчитаем значение ESR для исправного конденсатора, оно равно 0,65 Ohm. Давайте сравним его с тем что показывает прибор от МастерКит, точность этого прибора невысокая, но для примерной оценки пойдёт.
Зажёгся первый светодиод, переключатель стоит в положении 1:1, смотрим на таблицу, сопротивление равно 1,3 Ohm.
Теперь посмотрим, что покажет прибор при проверке неисправного конденсатора, его расчетное сопротивление равно 8,8 Ohm.
Зажёгся седьмой светодиод, переключатель стоит в положении 1:1, сопротивление равно 10,6 Ohm. Как уже писал раньше точность прибора невысокая, но с нашими расчетами сходится.
Теперь мы знаем как померить ESR, пользуясь осциллографом и генератором сигналов. В следующей статье, мы узнаем как измерить ёмкость и индуктивность с помощью осциллографа.
Похожие статьи
