ESR metr - ESR meter

Tento článek je o přístroji pro měření elektronických parametrů. Fyziologické lékařské měření viz Rychlost sedimentace erytrocytů.

An ESR metr je dvoukoncový elektronický měřicí přístroj navržen a používán především k měření ekvivalentní sériový odpor (ESR) skutečné kondenzátory; obvykle bez nutnosti odpojovat kondenzátor od obvodu, ke kterému je připojen. Jiné typy měřičů používaných pro běžný servis, včetně běžných měřiče kapacity, nelze použít k měření ESR kondenzátoru, i když jsou k dispozici kombinované měřiče, které měří jak ESR, tak kapacitu mimo obvod. Standard (DC ) K měření ESR nelze použít miliohmmetr nebo multimetr, protože je stabilní stejnosměrný proud nelze projít kondenzátorem. Většinu měřičů ESR lze také použít k měření neinduktivních odporů nízké hodnoty, ať už spojených s kondenzátorem nebo bez něj; to vede k řadě dalších aplikací popsaných níže.

Potřeba měření ESR

Hliník elektrolytické kondenzátory mají relativně vysokou ESR, která se zvyšuje s věkem, teplem a zvlněný proud; to může způsobit poruchu zařízení, které je používá. U starších zařízení to obvykle způsobovalo hučení a zhoršený provoz; zejména moderní vybavení spínané napájecí zdroje, je velmi citlivý na ESR a kondenzátor s vysokým ESR může způsobit poruchu zařízení nebo způsobit trvalé poškození vyžadující opravu, obvykle tím, že způsobí příliš vysoké napětí napájecího napětí.[1] Elektrolytické kondenzátory se nicméně velmi často používají, protože jsou levné a mají velmi vysokou kapacitu na jednotku objemu nebo hmotnosti; obvykle mají tyto kondenzátory kapacitu přibližně jednoho mikrofarad na desítky tisíc mikrofarad.

Kondenzátory s poruchami vedoucími k vysokému ESR se často přehřívají a poté vyboulejí a unikají, když se chemikálie elektrolytu rozkládají na plyny, což je vizuálně trochu usnadňuje; kondenzátory, které se zdají vizuálně dokonalé, však mohou mít stále vysokou ESR, detekovatelnou pouze měřením.

Přesné měření ESR je zřídka nutné a pro řešení problémů postačuje jakýkoli použitelný měřič. Je-li požadována přesnost, musí být měření prováděna za vhodně stanovených podmínek, protože ESR se mění s frekvencí, přiloženým napětím a teplotou. Obecný měřič ESR pracující s pevnou frekvencí a průběhem bude obvykle nevhodný pro přesná laboratorní měření.

Metody měření ESR

Měření ESR lze provést aplikací střídavé napětí na frekvenci, na které je kondenzátor reaktance je zanedbatelný, v a dělič napětí Je snadné dostatečně dobře zkontrolovat ESR pro řešení problémů pomocí improvizovaného měřiče ESR zahrnujícího jednoduchý generátor čtvercových vln a osciloskop nebo generátor sinusových vln o několika desítkách kilohertzů a AC voltmetr pomocí známého dobrého kondenzátoru pro srovnání nebo pomocí malé matematiky.[2]

Profesionální měřič ESR je pohodlnější pro rychlou kontrolu několika kondenzátorů. Standard měřicí můstek, a mnoho LCR a Q metrů, kromě mnoha dalších parametrů obvodu může také přesně měřit ESR. Speciální měřič ESR je relativně levný speciální přístroj se skromnou přesností, který se používá hlavně k identifikaci kondenzátorů s nepřijatelně velkým ESR a někdy k měření jiných nízkých odporů; měření dalších parametrů nelze provést.

Principy fungování měřiče ESR

Většina měřičů ESR pracuje tak, že vybije skutečný elektrolytický kondenzátor (víceméně ekvivalentní ideálnímu kondenzátoru v sérii s nežádoucím odporem, ESR) a projde elektrický proud přes to na krátkou dobu, příliš krátká na to, aby se citelně nabíjela. Tím se vytvoří a Napětí napříč zařízením rovnající se součinu proudu a ESR plus zanedbatelný příspěvek z malého náboje v kondenzátoru; toto napětí se měří a jeho hodnota se dělí proudem (tj. ESR) zobrazeným v ohmech nebo miliohmech na digitální displej nebo polohou ukazatele na stupnici. Proces se opakuje desítky nebo stovky tisíckrát za sekundu.

Alternativně střídavý proud na dostatečně vysoké frekvenci, než je kondenzátor reaktance je mnohem menší, než lze použít ESR. Parametry obvodu se obvykle volí tak, aby poskytovaly smysluplné výsledky pro kapacitu od přibližně jednoho mikrofaradu nahoru, což je rozsah, který pokrývá typické hliníkové kondenzátory, jejichž ESR má tendenci nepřijatelně vysoké.

Interpretace naměřených hodnot

Přijatelná hodnota ESR závisí na kapacitě (větší kondenzátory mají obvykle nižší ESR) a lze ji přečíst z tabulky „typických“ hodnot nebo porovnat s novou komponentou. V zásadě lze specifikaci horní meze výrobce kondenzátoru pro ESR vyhledat v datovém listu, ale to je obvykle zbytečné. Když se kondenzátor, jehož ESR je kritický, degraduje, ztrátový výkon při zvyšování ESR obvykle způsobí rychlý a velký nárůst útěku, takže jít / ne-jít měření je obvykle dost dobré, protože ESR se často rychle pohybuje od jasně přijatelné úrovně k jasně nepřijatelné; ESR přes několik ohmů (méně pro velký kondenzátor) je nepřijatelné.

V praktickém obvodu bude ESR mnohem nižší než jakýkoli jiný odpor paralelně s kondenzátorem, takže není nutné odpojovat součást a lze provádět měření v obvodu. Praktické měřiče ESR používají k zapnutí libovolného napětí příliš nízké polovodičové spoje které mohou být přítomny v obvodu; to by mohlo představovat nízkou „zapnutou“ impedanci, která by rušila měření.

Omezení

  • Měřič ESR neměří kapacita kondenzátoru; kondenzátor musí být odpojen od obvodu a měřen pomocí a měřič kapacity (nebo multimetr s touto schopností). Nadměrné ESR je mnohem pravděpodobnější identifikovatelným problémem s hliníkovými elektrolytiky spíše než kapacitance mimo toleranci, která je u kondenzátorů s přijatelnou ESR vzácná.
  • Vadný zkratovaný kondenzátor bude nesprávně identifikován měřičem ESR jako s ideálně nízkým ESR, ale ohmmetr nebo multimetr mohou tento případ snadno detekovat, což je v praxi mnohem vzácnější než vysoké ESR. Je možné připojit zkušební sondy k měřiči ESR a ohmmetru paralelní zkontrolovat zkraty a ESR v jedné operaci; některé měřiče měří ESR i detekují zkraty.
  • ESR může záviset na provozních podmínkách (hlavně aplikovaném napětí, teplotě); kondenzátor, který má nadměrné ESR na Provozní teplota a napětí se může testovat stejně dobře, pokud je měřeno studené a bez napájení. Některé poruchy obvodu způsobené takovými přerušovanými kondenzátory lze identifikovat pomocí zmrazit sprej; pokud chlazení kondenzátoru obnoví správnou funkci, je vadné.
  • Měřič ESR může být poškozen připojením ke kondenzátoru se značným napětím, buď z důvodu zbytkový uložený náboj nebo v živém obvodu. Ochranné diody na vstupu minimalizují toto riziko, ale měřič již nelze použít k měření vnitřního odporu baterie.
  • Pokud je měřič ESR použit jako miliohmmetr, jakýkoli významný indukčnost přítomný mezi testovacími sondami způsobí, že měření nebudou mít smysl. Například měřič ESR je nevhodný pro měření odporu v transformátor vinutí kvůli jejich indukčním charakteristikám. Tento účinek je natolik významný, že by se neměly používat testovací sondy se stočenými šňůrami kvůli jejich indukčnosti.

Jiná použití měřidel ESR

Měřič ESR je přesněji popsán jako pulzní nebo vysokofrekvenční AC miliohmmetr (v závislosti na typu) a lze jej použít k měření jakéhokoli nízkého odporu. Měřič ESR, který nemá na svém vstupu žádné ochranné diody typu back-to-back, může měřit vnitřní odpor z baterie (mnoho baterií končí svou životnost hlavně kvůli zvýšenému vnitřnímu odporu, spíše než kvůli nízkému EMF ). V závislosti na přesném použitém obvodu lze k měření použít také měřič ESR Kontakt odpor spínače odpor částí tištěný obvod Stopa (PCB) atd.

I když existují specializované nástroje pro detekci zkratů mezi sousedními stopami PCB, je ESR metr užitečný, protože dokáže měřit nízké odpory při současném vstřikování příliš nízkého napětí, aby zmátl hodnoty přepnutím polovodičových spojů v obvodu. Měřič ESR lze použít k vyhledání zkratů, dokonce i ke zjištění, který ze skupiny kondenzátorů nebo tranzistorů je připojen paralelní zkratem vodiče nebo dráty tištěných spojů. Mnoho konvenčních ohmmetry a multimetry nejsou použitelné pro velmi nízké odpory a ty, které často používají příliš vysoké napětí, riskují poškození testovaného obvodu.

Pinzetové sondy jsou užitečné, když jsou testovací body blízko sebe, například v zařízeních vyrobených s technologie povrchové montáže. Pinzetové sondy lze držet v jedné ruce, druhou ruku ponechat volnou pro ustálení nebo manipulaci s testovaným zařízením.

Dějiny

První hlavní zařízení pro měření obvodových ESR bylo založeno na Carl W. Vette „Patent USA č. 4216424: Metoda a zařízení pro testování elektrolytických kondenzátorů“.[3] pod značkou Creative Electronics. Měřič Creative Electronics ESR byl primárním zařízením, které se mnoho používalo po dobu trvání patentu. Patent vypršel v roce 1998, kdy na trh vstoupilo mnoho dalších společností.

Další patenty rozšířily původní dílo, včetně Johna G. Bachmana z roku 2001 „Patent USA č. 6677764: Systém na ochranu elektronických testovacích zařízení před nabitými kondenzátory“. [4]

Viz také

Reference

  1. ^ Příklad kondenzátorů s vysokým ESR, které způsobují zvyšování napětí v obvodu a ničení součástí. Archivováno 2013-10-29 na Wayback Machine Vysoké kondenzátory ESR způsobují „5V pokles poměrně nízký a způsobení toho, že každé další napětí stoupne do nebes (a děláme věci, jako je smažení HDD s vyšším než 15V namísto 12V a smažení ladicího tranzistoru AGC s vyšším než 36V místo 30V).“
  2. ^ Stephen M. Powell (2000). „99centový testovací adaptér ESR“. Archivovány od originál dne 28. 1. 2010. Citováno 2019-05-28.
  3. ^ Carl W. Vette (1978). „Patent USA č. 4216424: Metoda a zařízení pro testování elektrolytických kondenzátorů“
  4. ^ John G. Bachman (2001). „Patent USA č. 6677764: Systém na ochranu elektronických testovacích zařízení před nabitými kondenzátory“