Upload
aves1
View
1.550
Download
8
Embed Size (px)
DESCRIPTION
esr capacity meter
Citation preview
J U N I J 2 0 0 8 S V E T E L E K T R O N I K E
42
ESR - ekvivalentna serijska upornost
Impedanca kondenzatorja naj bi imela - teoretično - le reaktivno komponento. Vendar vsak realen kon-denzator ima v splošnem tudi realno, ohmsko komponento. Obe ti komponenti sta tudi frekvenčno od-visni.
S a m O g R a d N J E / E S R - e k v i v a l e n t n a s e r i j s k a u p o r n o s t
Nadomestna shema realnega kondenzatorja bi bila takšna:
Avtor: Boris Berkopec
e-poštA: [email protected]
Glede na področje uporabe kondenzatorja so posamezne pa-razitne komponente različno pomembne. Enkrat je pomem-bna izolacijska upornost, drugič serijska upornost in tretjič induktivnost.
Najbolj pogosto probleme povzroča serijska upornost. Ali je pri izbranem kondenzatorju že na začetku prevelika ali pa pozneje zaradi staranja naraste, in vezje ne deluje več pravilno. Tej izgubni serijski upornosti pravijo Eqivalent Se-ries Resistance ali, po domače, ekvivalentna serijska upor-nost. Od tod tudi kratica ESR.
Prevelik ESR gladilnega kondenzatorja povzroči pri nava-dnih usmernikih povečanje valovitosti usmerjene nape-tosti in s tem nastanek bruma na izhodu regulatorja. Pri stikalnih napajalnikih povzroči, da ti sploh ne štartajo ali pa imajo nestabilno izhodno napetost. Avdioojačevalniki z izhodnim kondenzatorjem dosežejo manjšo moč od pričakovane. Pri drugih vezjih lahko povzročijo "nerazumno obna-šanje". Pri vsem tem pa je kapacitivnost kondenzatorja obi-čajno še vedno v tolerancah.
Keramični in folijski kondenzatorji imajo stabilen ESR. Najbolj občutljivi, nestabilni so elektrolitski kondenzator-ji, zlasti aluminijevi. Ti kondenzatorji imajo eno elektrodo hrapavo, s čimer je površina elektrode sorazmerno večja kot pri gladki elektrodi. Izolator med elektrodami pa je tanka plast oksida na tej elektrodi. Za potreben izkoristek takšne površine in majhno efektivno razdaljo med elektro-dama je za povezavo z drugo elektrodo uporabljen viso-koprevoden elektrolit. V elektrolit je namočen papirnati trak, ki je med elektrodama. Zaradi staranja, gretja kon-denzatorja, sušenja elektrolita in kemičnih procesov upor-nost elektrolitu narašča. Kondenzator se segreva prav za-radi ESR, ker se na njem troši delovna moč. Na ESR vpliva tudi temperatura okolice in je ta večji pri nižjih tempera
Dimenzije tiskanin71.755 x 38.1 mm.
turah. Tudi zato elektronika odpoveduje na mrazu.
Merilna MetodaProblem meritve ESR je, da je treba meriti le komponento napetosti na kondenzatorju, ki je v fazi z vsiljenim, meril-nim tokom. Naslednji problem je linearnost usmernika, saj gre tu za merjenje zelo majhnih izmeničnih napetosti in prikaz na 200 mV panelmetru. Ena od možnih rešitev problema je uporaba polnovalovnega sinhronega stikalnega usmernika. Merilna frekvenca je 100 kHz, ker imajo obi-čajni elektrolitski kondenzatorji pri tej frekvenci minimal-no impedanco. To je potrebno, da kapacitivna komponenta
S V E T E L E K T R O N I K E J U N I J 2 0 0 8
43
čim manj vpliva na meritev. Približno do teh frekvenc se namreč impedanca kondenzatorja zmanjšuje, nad njo pa po-večuje zaradi serijske induktivnosti.
KonstruKcijaMerilno območje je 19.99 Ohma. Točnost je okoli 1 % pri kondenzatorjih, katerih vrednosti so večje od 50 nF. Inštru-ment napaja 9 V baterija. Poraba znaša okoli 6 mA. Uporab-ljene so običajne merilne vrvice in zato tudi korekcija ničle, kot pri klasičnem ohmmetru. Inštrument je istočasno tudi miliohmmeter in lahko meri upornost tuljav ali navadnih uporov.
Generator merilnega signala je preprost RC oscilator, nare-jen z vrati 74HC00, ki nihajo na frekvenci 100 kHz. Pose-bnost oscilatorja je vezava P3, s katerim je mogoče nastav-ljati simetrijo, razmerje impulz/pavza merilnega signala. To je potrebno za uravnavo ravnotežja merilnika.
Tokovni generator sestavljajo vrata IC1D in upori R4, R5, R10 in R11. Upori R6, R7, R8 in R9 skupaj z dioda-mi D1, D2, D3 in D4 sestavljajo prenapetostno zaščito inštrumenta za slučaj, da je merjeni kondenzator pred meritvijo še nabit ali pa smo napravo pozabili ugasniti pred meritvijo.
Vlogo polnovalovnega sinhronega usmernika opravlja IC2, 74HC4066. Ta ima vhode za krmiljenje stikal vezane na merilni signal in deluje sinhrono s signalom. Povprečna vre-dnost tako usmerjene izmenične napetosti na merjenem
kondenzatorju je premo sorazmerna z ESR kondenzatorja.Operacijski ojačevalnik IC3 je v vezavi odštevalnika in oja-ča razliko napetosti med obema vhodoma. Na izhodu ima vezan RC člen, ki je potreben za glajenje. Potenciometer P1 je namenjen nastavitvi enosmerne komponente vhodne napetosti in s tem za nastavitev električne ničle inštrumen-ta. To omogoča merjenje s poljubnimi merilnimi vezmi, kot tudi brez njih, direktno na sponkah.
Za prikaz izmerjene vrednosti je uporabljen standardni 200 mV LCD panel-meter, ki ga dobimo v trgovinah za okoli 8 €. Na načrtu je narisan v pravokotniku, označe-nem z DVM, narejen pa je s čipom ICL7106. Vezava je vrisana v pravokotniku. Čip je lahko v DIP ohišju ali pa je monokristal, direktno bondiran in zalit. Ta je napajan s +5V in -5V, negativna vhodna sponka pa je ozemljena. Za takšno uporabo, vezavo, ga je treba predelati. Predupor 910 Ohm pred 200 Ohm trimerjem je treba spremeniti na 470 Ohm in COMMON pin čipa vezati na negativno vho-dno sponko. Predelava je potrebna zato, da lahko meter napajamo direktno iz inštrumenta in umerimo. Če tega ne bi naredili, bi morali meter napajati iz ločenega vira. Treba je še spojiti mostič za decimalno piko, ki naj bo med drugo in tretjo številko.
Inštrument je napajan iz 9 V baterije preko 5 V low-drop re-gulatorja IC5 in pretvornika IC4 za -5V. Zaradi preprostosti ni indikacije stanja baterije.
S tipko T1 ustavimo generator in na merilnih sponkah se pojavi enosmerna napetost. Na ta način preverimo, če kon-
S a m O g R a d N J E / E S R - e k v i v a l e n t n a s e r i j s k a u p o r n o s t
Načrt
J U N I J 2 0 0 8 S V E T E L E K T R O N I K E
44
denzator ni slučajno v stiku ali pre-bit. Če je kondenzator dober, bo inš-trument kazal enko, sicer pa ohmsko upornost preboja.
uMerjanjeNajprej, po predelavi, umerimo pa-nelmeter. Na vhod priključimo 100 mV enosmerne napetosti in s trimer-
SMD elementi označeni z 0 so kratkostič-niki 0 Ohm˝.
jem 200 Ohm nastavimo odčitek na 10.00 in ga na to priključimo na inš-trument.
Zatem priključimo merilne vrvice in jih kratko staknemo. S potenciome-trom P1 nastavimo ničlo. Na vhod priključimo upor 10 Ohm in s trimer-jem P2 nastavimo odčitek na 10.00. Sedaj je treba opraviti uravnoteženje. Trimer P3 nastavimo na minimum od-čitka in s P2 popravimo odčitek na 10.00. Postopek ničenja in uravnoteženja je treba večkrat ponoviti.
PraKtične izKušnjeMerilni rezultat je odvisen od upor-nosti stika merilne konice in konden-zatorja. Konica naj bo čista in pri-tisk na spoj primerno velik, sicer bo izmerjeni rezultat višji tudi za nekaj desetink Ohma. To pri popravilih, ko iščemo slab kondenzator, ni tako po-membno, ker imajo ti, če so pokvarje-ni, upornosti večje od nekaj Ohmov. Tu si je treba pridobiti izkušnje, ker smo v priložnosti, da testiramo različne kondenzatorje različnih proizvajal-cev. Za primer: novi elektrolitski kon-denzatorji manjših vrednosti do 47 u imajo lahko ESR tudi 3 do 4 Ohme (takšen je 4u7, rjave barve, deklari-ran do 105 °C).
Kot je omenjeno, so aluminijevi elek-trolitski kondenzatorji najbolj proble-matični. Kljub temu, da ne izgubijo kapacitivnosti, jim sčasoma naraste ESR. Čim večji je izmenični tok skozi kondenzator, prej se to zgodi. Začetne vrednosti ESR so običajno višje pri kon-denzatorjih z manjšo kapacitivnostjo in za nižjo napetost. Te znašajo približno od 1 do 5 Ohmov za kapacitivno-sti do 10 uF. Večji kondenzatorji imajo precej nižji začetni ESR, ki se giblje od 10 do 100 mohmov. Tako imenovani Low ESR kondenzatorji imajo začetni ESR manjši od 10 mohmov.
Njim sledijo tantalovi elektrolitski kon-denzatorji, ki imajo začetni ESR okoli 100 do 400 mohmov. Keramični in fo-lijski kondenzatorji so zelo stabilni in imajo nizek začetni ESR, manjši od 1 mohma in niso merljivi s tem inštru-mentom.
Omenjene vrednosti ESR se razlikuje-jo od proizvajalca do proizvajalca. •
S a m O g R a d N J E / E S R - e k v i v a l e n t n a s e r i j s k a u p o r n o s t
S V E T E L E K T R O N I K E J U N I J 2 0 0 8
45
Edini slovenski poljudnoznanstveni
mese~nik
ZNANSTVENI DOSEŽKI DOMAČIH IN TUJIH ZNANSTVENIKOV, TEHNIČNE IZBOLJŠAVE DOMA IN PO SVETU, RAZVOJ NOVIH TEHNOLOGIJ – RAZLOŽENE NA NAČIN, RAZUMLJIV VSAKOMUR!
80 barvnih strani,16 x 23 cm
Letna n
aročnin
a:
35,00 € (8.387 SIT)
Ugodnosti:• naročniki revije Življenje in tehnika imajo ob nakupu knjig in priročnikov Tehniške založbe Slovenije 20-% popust,• za naročnike vsako leto organiziramo strokovni izlet po dostopnejših cenah.
Naročila na:
ali na www.tzs.si
Naročite si svoj brezplačni ogledni izvod!
oglas_ZIT-maj_59x262.indd 1 21.5.2007 13:31:45
Committed to excellence
Consult | Components | Logistics | Support www.rutronik.com
S serijo Diamond Dragon prinaša podjetje OSRAM Opto Semiconductors na tržišce novo, zelo svetlo LED diodo. Ta LED dioda povezuje zavidljivo svetlost z zelo nizkim toplotnim uporom. S temi specifi kacijami je serija Diamond Dragon idealna za splošno osvetljevanje notranjih in zunanjih prostorov, prav tako pa je primerna tudi za avtomobilsko podrocje pri dnevni svetlobi ali za zadnje meglenke.
Vgrajena kakovost.Rutronik in Osram
23224_Anz_Koop_Osram_SvetElektronike_Juni_0508_SL_slow_RZ.indd 1 16.05.2008 14:53:48 Uhr
O g L a S I