Пробник оксидных конденсаторов. ESR (ЭПС) измеритель — приставка к цифровому мультиметру Измерение эпс
В восьмом выпуске журнала «Радио» за 2011 год была опубликованна статья «Измеритель ЭПС - приставка к мультиметр у» и многие читатели столкнулись со сложностью в приобретении микросхемы 74АС132 или её аналогов.
Действительно, эта микросхема, состоящая из четырёх двухвходовых триггеров Шмитта, оказалась не только сравнительно дефицитной, но и дороже по сравнению с другими, имеющими в своём составе шесть одновходовых инвертирующих триггеров Шмитта, например 74AC14N. был доработан под эту микросхему и её аналоги различных производителей.
Доработанная схема измерителя ЭПС приведена на рис. 1, а чертёж печатной платы с расположением элементов - на рис. 2. Изменениям подверглись только узлы измерителя, связанные с применением микросхемы, содержащей инвертирующие триггеры Шмитта. Так, изменена полярность включения диода VD1 для инвертирования импульсов генератора длительностью t r . На выходах триггеров DD1.2-DD1.4, выполняющих функцию буфера, импульсы принимают прежний вид. В цепи R3C2 для формирования импульсов измерения длительностью t изм на выходе триггера DD1.6 из-за отсутствия у него второго входа параллельно резистору R3 подключён дополнительный диод VD2. Нижний по схеме вывод конденсатора С2 соединён с плюсовой линией питания для упрощения разводки печатной платы.
Триггеры DD1.2-DD1.4, нагруженные резистором R4 (270 Ом) в положении «х0,1″ переключателя SA1, включены параллельно, что позволяет применить микросхему DD1 из серии 74НС с меньшей, чем у серии 74АС, нагрузочной способностью. Поэтому вместо указанной на схеме можно применить не только 74АС14РС, SN74AC14N, MC74AC14N, но и 74HC14N, MM74HC14N, SN74HC14N, а также отечественную КР1554ТЛ2.
Резисторы R6 и R7 теперь включены параллельно, что, по справедливому мнению читателей, облегчает налаживание, поскольку для этого не требуются резисторы с сопротивлением в единицы ом, не всегда имеющиеся под рукой. При распайке транзистор IRLML6346 (VT1) для поверхностного монтажа следует установить верхней стороной корпуса (на которой указан его тип) к плате.
В последнее время в радиолюбительской и профессиональной литературе очень много внимания уделяется таким устройствам как электролитические конденсаторы. И не удивительно, ведь частоты и мощности растут «на глазах», и на эти конденсаторы ложится огромная ответственность за работоспособность как отдельных узлов, так и схемы в целом.
Хочу сразу предупредить, что большинство узлов и схемных решений было почерпнуто из форумов и журналов, поэтому я никакого авторства со своей стороны не заявляю, напротив, хочу помочь начинающим ремонтникам определиться в бесконечных схемах и вариациях измерителей и пробников. Все предоставленные здесь схемы были не однократно собраны и проверены в работе, и сделаны соответствующие выводы по работе той или иной конструкции.
Итак, первая схема, ставшая чуть ли не классикой для начинающих ESR Метростроителей «Манфред» - так ее любезно называют форумчане, по имени ее созидателя, Манфреда Луденса ludens.cl/Electron/esr/esr.html
Её повторили сотни, а может и тысячи радиолюбителей, и остались в основном довольны результатом. Основное его достоинство, это последовательная схема измерения, благодаря чему, минимальному ESR соответствует максимальное напряжение на шунтовом резисторе R6, что, в свою очередь полезно сказывается на работе диодов детектора.
Эту схему я сам не повторял, но пришел к аналогичной путем проб и ошибок. Из недостатков можно отметить «гуляние» нуля от температуры, и зависимость шкалы от параметров диодов и ОУ. Повышенное напряжение питания, требуемое для работы прибора. Чувствительность прибора можно легко повысить, уменьшив резисторы R5 и R6 до 1-2 ома и, соответственно увеличив усиление ОУ, возможно придется его заменить на 2 более скоростных.
Мой первый пробник ЕПС, исправно работающий по сегодняшний день.
Схемы не сохранилось, да ее и можно сказать и не было, собрал со всего миру по нитке, то что меня устраивало схемотехнически, правда, за основу была взята такая вот схема из журнала радио:
Были произведены следующие изменения:
1. Питание от литиевого аккумулятора мобильника
2. исключен стабилизатор, так как пределы рабочих напряжений Литиевого Аккумулятора довольно узкие
3. трансформаторы TV1 TV2 шунтированы резисторами 10 и 100 Ом, для уменьшения выбросов при измерении малых ескостей
4. Выход 561лн2 был буферизирован 2мя комплементарными транзисторами.
В общем получился такой вот девайс:
После сборки и калибровки данного девайса были тут-же отремонтированы 5 цифровых телефонных аппаратов «Мередиан», которые уже лет 6 лежали в коробке с надписью «безнадежные». Все в отделе начали делать себе аналогичные пробнички:).
Для большей универсализации, мною были добавлены дополнительный функции:
1. приемник инфрокрасного излучения, для визуальной и слуховой проверки пультов ДУ, (очень востребованная функция для ремонтов телеков)
2. подсветка места касания щупами конденсаторов
3. «вибрик» от мобилки, помогает локализовать плохие пайки и микрофонный эффект в деталях.
Видео проверки пульта
А недавно на форуме «radiokot.ru» господин Simurg выложил статью посвященную аналогичному прибору. В нем он применил низковольтное питание, мостовую схему измерения, что позволило измерять конденсаторы со сверхнизким уровнем ESR.
Его коллега RL55 взяв схему Simurg за основу, предельно упростил приборчик, по его заявлениям не ухудшив параметры. Его схема выглядит вот так:
Прибор ниже, мне пришлось собирать на скорую руку, как говорится «по нужде». Был в гостях у родственников,так там телевизор сломался, никто не мог его отремонтировать. Вернее ремонтировать удавалось, но не более чем на неделю, все время горел транзистор строчной развертки, схемы телевизора не было. Тут вспомнил, что видел на форумах простенький пробничек, схему помнил наизусть, родственник тоже немного занимался радиолюбительством, аудио усилители «клепал», поэтому все детали быстро нашлись. Пару часов пыхтения паяльником, и родился вот такой приборчик:
Были в 5 минут локализованы и заменены 4 подсохших електролитика, которые мультиметром определялись как нормальные, выпито за успех некоторое количество благородного напитка. Телек после ремонта уже 4 года работает исправно.
Прибор этого типа стал как панацея в трудные минуты, когда нет с собою нормального тестера. Собирается быстро, производится ремонт, и напоследок торжественно дарится хозяину на память, и, «на случай чего». После такой церемонии душа платящего как правило раскрывается вдвое, а то и втрое шире:)
Захотелось чего-то синхронного, начал думать над схемой реализации, и вот в журнале «Радио 1 2011», как по мановению вошебнлй палочки опубликована статья, даже думать не пришлось. Решил проверить, что за зверь. Собрал, получилось вот так:
Особого восторга изделие не вызвало, работает практически как и все предыдущие, есть, конечно разница в показаниях в 1-2 деления, в определенных случаях. Может его показания и более достоверны, но пробник есть пробник, на качестве дефектации это почти никак не отражается. Тоже снабдил светодиодом, чтобы смотреть «куда суешь?».
В общем, для души и ремонтов делать можно. А для точных измерений надо поискать схему измерителя ESR посолиднее.
Ну, и на последок на сайте monitor.net, участник buratino выложил простейший проект, как из обычного дешевого цифрового мультиметра можно сделать пробник ESR. Проект так меня заинтриговал, что решил попробовать, и вот что у меня из этого вышло.
Корпус приспособил от маркера
Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС или ESR) конденсатора является его важнейшим параметром и в значительной мере определяет его фильтрующие и сглаживающие свойства. Нередко причиной неработоспособности различных устройств является повышенное значение ЭПС примененных в них конденсаторов. Особенно нестабилен этот параметр у оксидных конденсаторов. Он может существенно изменяться в сторону увеличения с течением времени или с изменением температуры. В предлагаемой статье приводится описание еще одного измерителя ЭПС.
Особенность устройства в том, что собрано оно на основе малогабаритного стрелочного мультиметра Sanwa YX-1000A (рис. 1). От него использованы корпус, стрелочный прибор, а также шкала омметра этого прибора, что упрощает изготовление всей конструкции. Интервал измерения составляет от 0 до 100 Ом. Источник питания — гальванический элемент напряжением 1,5 В типоразмера АА, потребляемый ток — 5...7 мА, работоспособность сохраняется при снижении напряжения питания до 1,3 В. Переменное напряжение на щупах составляет 130...150 мВ (в зависимости от напряжения питания), поэтому измеритель позволяет проводить проверку оксидных конденсаторов, не выпаивая их из ремонтируемого устройства.
Схема устройства показана на рис. 2. На трансформаторе Т1 и транзисторах VT1, VT2 собран генератор прямоугольных импульсов с частотой следования около 116 кГц. Обмотка II обеспечивает положительную обратную связь. Подстроечным резистором R2 можно изменять скважность импульсов, добиваясь их симметричности. Это важно, поскольку скважность влияет на потребляемый устройством ток. С обмотки III прямоугольные импульсы поступают в измерительную цепь, состоящую из щупов ХР1, ХР2, которые подключают к измеряемому конденсатору, и резистора R4, который выполняет функции датчика тока. На транзисторной сборке VT3 собран синхронный выпрямитель, управляющие импульсы на него поступают с коллекторов транзисторов VT1 и VT2, резисторы R5—R7 — токоограничивающие, конденсаторы СЗ, С4 сглаживают выпрямленное напряжение. Благодаря применению синхронного выпрямителя удалось получить высокую чувствительность и малые потери выпрямляемого напряжения, что, в свою очередь, позволило использовать в качестве источника питания один гальванический элемент. К выходу выпрямителя подключен стрелочный прибор РА1, переменный резистор R8 — калибровочный.
При подключении щупов к проверяемому конденсатору напряжение на резисторе R4 зависит от ЭПС конденсатора — чем больше ЭПС, тем меньше напряжение и тем меньшее отклонение стрелки прибора РА1. Если проверяемый конденсатор был заряжен, ток разрядки ограничит резистор R4, а nдиоды VD1 и VD2 защитят транзисторную сборку VT3. Поскольку сопротивление рамки микроамперметра в несколько раз больше введенного сопротивления резистора R8, а намотана она медным проводом, при изменении температуры окружающей среды ток через нее даже при постоянном напряжении изменяется. Поэтому в устройство введен калибровочный резистор R8, с помощью которого при замкнутых щупах стрелку прибора устанавливают на "0" шкалы. Калибровка необходима также по мере разрядки батареи питания. В качестве основы для конструкции измерителя применен стрелочный мультиметр SanwaYX-1000A. Использованы корпус и стрелочный прибор — микроамперметр, который имеет сопротивление рамки 876 Ом, ток максимального отклонения стрелки — 146 мкА, а напряжение на нем при максимальном токе — 130 мВ. Остальные детали смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 3. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита.
Применены постоянные резисторы С2-23, подстроечный — СПЗ-3, переменный — СП4-1, конденсатор С2 — КТ-2 с ТКЕ не хуже М75, поскольку этот конденсатор влияет на стабильность генерируемой частоты, остальные — К10-17. Транзисторы KSA539 можно заменить на транзисторы серии КТ3107 с индексами Б, Г и Е, их желательно подобрать с близкими коэффициентами передачи тока. Транзисторную сборку заменять отдельными транзисторами не рекомендуется, поскольку это потребует их тщательной подборки.
Трансформатор намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе проницаемостью 1000 с внешним диаметром 10, внутренним 6 и толщиной 5 мм. Перед намоткой края сглаживают наждачной бумагой или надфилем. Обмотки I и II наматывают одновременно тремя свитыми вместе обмоточными проводами ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,1 мм. Намотав 50 витков, два провода соединяют в соответствии со схемой — так образуется обмотка I. Обмотку III наматывают проводом ПЭВ-2 диаметром 0,3...0,4 мм и содержит она 5 витков. Фазировка этой обмотки может быть любой и повлияет только на полярность подключения микроамперметра РА1 (полярность на схеме показана условно). Все обмотки надо распределить на магнитопроводе равномерно. В отверстие трансформатора плотно вставлен отрезок трубки из ПХВ, длиной немного больше толщины намотанного трансформатора. Из толстой (1 мм) мягкой пластмассы вырезаны две шайбы диаметром 10... 12 мм, между которыми трансформатор с небольшим усилием крепят на плате с помощью винта МЗ, а гайку фиксируют термоклеем.
С платы мультиметра удалили все детали, после чего она была использована как трафарет для изготовления новой печатной платы. Резистор R8 и выключатель питания SA1 закреплены на боковых стенках корпуса с помощью термоклея (рис. 4). Выключатель применен импортный малогабаритный движковый и установлен в прорезь в корпусе, предназначенную для движка подстроечного резистора установки нуля омметра. Для движка резистора R8 сделано отверстие. Переключатель пределов измерения мультиметра удален, а образовавшееся отверстие заклеено прямоугольной пластиной из тонкого стеклотекстолита. Провода для щупов применены от компьютерного блока питания, к их концам припаяны две длинные булавки с головками, а несколько миллиметров изоляции проводов закреплены на булавках нитками и пропитаны универсальным клеем. Как показала практика, такая конструкция щупов оказалась достаточно удобной.
Налаживание начинают с установки минимального потребляемого тока по цепи питания. Для этого последовательно с элементом питания включают амперметр (щупы ХР1 и ХР2 при этом должны быть разомкнуты) и подстроечным резистором R2 устанавливают минимальный потребляемый ток. Затем при замкнутых щупах переменным резистором R8 устанавливают стрелку прибора на "0" шкалы (крайнее правое положение). Подключая к щупам резисторы с известным сопротивлением (от единиц до десятков ом), проверяют соответствие показаний прибора и сопротивления резисторов. При необходимости подбирают резистор R4. Если показания прибора больше, устанавливают резистор с большим сопротивлением, и наоборот. В связи с тем что использована штатная шкала мультиметра, точность на различных ее участках будет разной, поэтому необходимо выбрать, какое из показаний должно быть наиболее точным. Исходя из этого, к щупам подключают резистор с таким сопротивлением и подборкой резистора R4 устанавливают стрелку прибора на отметку, соответствующую этому сопротивлению. По мнению автора, такое сопротивление может быть 5...6 Ом.
В процессе эксплуатации устройства проявился один эффект, связанный с конструкцией стрелочного прибора. На его защитном стекле скапливается заряд статического электричества, способный остановить стрелку в произвольном месте, сделав тем самым дальнейшую работу устройства практически невозможной. Для устранения этого эффекта была проведена доработка. Если шкала закреплена неровно и имеются выпуклости, ее снимают, распрямляют и плотно приклеивают на свое место минимальным количеством клея. Стрелку аккуратно подгибают так, чтобы она перемещалась на минимальном расстоянии от шкалы и, следовательно, на максимальном от защитного стекла. Полезно также установить ограничители хода стрелки, изготовленные из эмалированного медного провода толщиной 0,2...0,4 мм, которые закрепляют с двух сторон под винты крепления шкалы.
При измерении ЭПС конденсаторов следует соблюдать определенную осторожность, поскольку существует вероятность поражения электрическим током заряженного конденсатора!
А. МУЛЫНДИН, г. Алма-Ата, Казахстан
В настоящее время всё большее число бытовых и промышленных приборов оснащаются импульсными источниками питания, надёжная и долговечная работа которых напрямую связана с качеством применяемых электролитических конденсаторов, главным показателем которых является эквивалентное последовательное сопротивление. Предлагаемое устройство позволит с большой точностью определить значение ЭПС конденсатора, что поможет не только ускорить ремонт радиоаппаратуры, но и выбрать конденсаторы с подходящими параметрами для самодельных конструкций.
Измеритель представляет собой приставку к вольтметру. Измеряемое сопротивление в 0,001 Ом преобразуется на выходе устройства в напряжение 0,1 мВ. Ёмкость проверяемого конденсатора – от 10 мкф, при меньших значениях ёмкости ухудшается точность измерения. Максимальное измеряемое значение ЭПС – 10 Ом. Ниже изображена схема измерителя.
Процессом измерения управляет счётчик-дешифратор DD1. На таймере DA2 собран генератор, номиналы элементов которого R3, R4, C2 рассчитаны таким образом, чтобы на выходах «0»…«9» DD1 формировались импульсы (такты) длительностью около 10 мкс. Полный цикл измерения составляет 100 мкс и изображён на рисунке ниже. (На осциллограмме представлен процесс измерения ЭПС конденсатора ёмкостью в 22 мкф, для наглядности последовательно с ним соединён резистор 1 Ом. Развёртка 10 мкс, 10 мВ, осциллограф С1-73.)
Выводы «9», «0», «1», «2», «3» DD1 объединены через диоды VD3, VD7, VD4, VD8, VD6 по схеме логического «или» и управляют работой ключа VT2…VT4. Ключ необходим для разряда проверяемого конденсатора. На четвёртом такте транзистор VT4 закрывается, и проверяемый конденсатор начинает заряжаться от источника стабильного тока 10 мА, который формирует стабилизатор DA7. Точное значение тока принципиального значения не имеет – его отклонение в пределах +-0,5 от 10 мА будет скомпенсировано при регулировке устройства. В момент отключения ключа происходит скачкообразное увеличение напряжения на конденсаторе (на графике – «ЭПС»), величина которого определяется как Rэпс*Iзар. После скачка, напряжение на конденсаторе плавно растёт, и к концу пятого такта достигает значения Ucap=(Iзар*t)/C+ Rэпс*Iзар, где t- время заряда конденсатора (20 мкс), С – его ёмкость. На пятом такте ключ DA5.2 открывается высоким логическим уровнем, поступаемого с выв. 1 DD1, и напряжение на исследуемом конденсаторе, равное Rэпс*Iзар + (Iзар*t)/C, запоминается на конденсаторе С11. Следующие 3 такта, поступающие с выв. 5,6,9 DD1 через диоды VD10, VD5, VD9 на ключ VT1 отключают источник стабильного тока. В этот момент времени напряжение на проверяемом конденсаторе соответствует значению Ucap=(Iзар*t)/C. Седьмой такт DD1 открывает ключ DA5.1, сохраняя это значение на конденсаторе С10. На ОУ DA4, DA6 собран дифференциальный усилитель. Он вычитает напряжение, сохранённое на конденсаторе С10 из напряжения, сохранённого на конденсаторе С11, выделяя тем самым напряжение, падающее на ЭПС проверяемого конденсатора: (Rэпс*Iзар + (Iзар*t)/C) – (Iзар*t)/C = Rэпс*Iзар. Разность напряжений умножается дифференциальным усилителем на 10, и для значения зарядного тока 10 мА ЭПС проверяемого конденсатора будет определяться Rэпс = (Uэпс/0,01 А)*10, т.е. 0,1 мВ на выходе DA6 будет соответствовать сопротивлению в 0,001 Ом.
Отрицательное напряжение для питания ОУ DA4, DA6 формируют элементы DA1, DA3. Диоды VD11, VD12 ограничивают напряжение холостого хода на щупах, а также защищают измерительные цепи от предварительно заряженных конденсатор. Для компенсации конечного сопротивления проводов измерительных щупов применяется четырёхпроводная схема измерения.
На рисунках ниже приведены чертежи печатной платы («под утюг») и схемы расположения элементов на ней.
Регулировку устройства начинают с установки нулевого напряжения на выходе DA6 (выв.6) подстройкой сопротивления резистора R6 при закороченных измерительных щупах. Далее, к измерительным щупам устройства подключается эталонное сопротивление. Его значение может лежать в пределах от 10ти до 1го ома. Подстройкой резистором R9 необходимо добиться показаний, соответствующих эталонному сопротивлению. Например, вольтметр на пределе 200 мВ для сопротивления в 1 ом должен показывать значение 100,0 мВ. На этом настройка заканчивается. Фото собранного измерителя приведено ниже.
Применяемые ОУ DA4 AD823 и DA6 AD711 недёшевы – но такова плата за точность и стабильность измерений. Тем не менее, их можно заменить на более доступные TL072/082 и TL071/081 соответственно. Разумеется в ущерб точности измерения. Конденсаторы C1, C2, C10…C14 – плёночные
Напряжение при проверке исправных конденсаторах даже небольшой ёмкости и больших значений ЭПС существенно меньше падения напряжения на переходах полупроводников, что позволяет, в большинстве случаев проверять ёмкости не выпаивая их из плат.
Помимо измерения ЭПС конденсаторов устройство можно применять в качестве миллиомметра. В этом случае измеренное значение сопротивления в 0,001 также будет соответствовать напряжению на выходе 0,1 мВ.
P.S. Если добавить к измерителю ЭПС преобразователь напряжения и вольтметр, то в итоге получится автономное и компактное устройство, которое поможет, к примеру, выбрать электролитические конденсаторы непосредственно в магазине.
Эта возможность оказалась особенно актуальной при сравнении конденсаторов, выпаянных из материнских плат и источников питания ATX в сравнении с новыми, приобретёнными в магазине. ЭПС купленных конденсаторов (Jamicon, возможно подделка, но других в продаже не было) часто оказывался хуже проработавших на 10-20%…
Скачать печатную плату в формате Autocad
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 R s , 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 (E quivalent S erial R esistance).
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 - 60 0 С, а верхняя ограничена +155 0 С. Но в большинстве своём такие конденсаторы рассчитаны на работу в температурном диапазоне от -25 0 С до 85 0 С и от -25 0 С до 105 0 С. На этикетке иногда указывается только верхний температурный предел: +85 0 С или +105 0 С.
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 10 0 C 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 .
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.
