Внутреннее сопротивление конденсатора электролитического. Внутреннее сопротивление конденсатора: методы измерения и влияние на характеристики

Как измерить внутреннее сопротивление конденсатора. Какие факторы влияют на ESR конденсатора. Почему ESR важно учитывать при проектировании электронных схем. Какие существуют методы измерения ESR конденсаторов.

Что такое внутреннее сопротивление конденсатора

Внутреннее сопротивление конденсатора, также называемое эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), — это паразитный параметр, который присутствует у любого реального конденсатора. ESR представляет собой суммарное активное сопротивление обкладок, выводов, внутренних соединений и диэлектрика конденсатора.

Основные составляющие ESR конденсатора:

• Сопротивление металлических обкладок и выводов
• Сопротивление внутренних контактных соединений
• Диэлектрические потери в изоляторе
• Сопротивление электролита (для электролитических конденсаторов)

В эквивалентной схеме конденсатора ESR представляется как последовательно включенный резистор. Чем меньше значение ESR, тем ближе характеристики конденсатора к идеальным.

Почему важно учитывать ESR конденсатора

Внутреннее сопротивление конденсатора оказывает существенное влияние на его характеристики и поведение в электрических цепях:

• Вызывает дополнительные потери энергии и нагрев конденсатора
• Ухудшает частотные свойства конденсатора на высоких частотах
• Снижает эффективность фильтрации помех и пульсаций
• Уменьшает допустимый ток пульсаций через конденсатор
• Влияет на форму переходных процессов в RC-цепях

Поэтому при проектировании электронных устройств, особенно высокочастотных и импульсных, важно учитывать реальное значение ESR применяемых конденсаторов. Это позволяет более точно рассчитать параметры схемы и избежать проблем с перегревом и выходом из строя конденсаторов.

Факторы, влияющие на ESR конденсатора

Величина внутреннего сопротивления конденсатора зависит от многих факторов:

• Тип конденсатора (электролитический, керамический, пленочный и т.д.)
• Емкость и габариты конденсатора
• Рабочее напряжение
• Материал диэлектрика
• Технология изготовления
• Рабочая частота
• Температура
• Срок и условия эксплуатации

Как правило, наибольшее ESR имеют электролитические конденсаторы, а наименьшее — керамические и пленочные. С ростом емкости и габаритов конденсатора его ESR обычно снижается. Повышение температуры также приводит к уменьшению ESR.

Методы измерения ESR конденсаторов

Существует несколько основных методов измерения внутреннего сопротивления конденсаторов:

1. Метод вольтметра-амперметра на переменном токе

Конденсатор подключается к источнику переменного напряжения через последовательный резистор. Измеряются напряжение и ток. ESR вычисляется по формуле:

ESR = (U / I) — R

где U — напряжение на конденсаторе, I — ток, R — сопротивление последовательного резистора.

2. Метод резонанса

Конденсатор включается в последовательный колебательный контур. По ширине резонансной кривой определяется добротность контура, из которой вычисляется ESR конденсатора.

3. Импульсный метод

На конденсатор подается короткий импульс тока. По форме напряжения на конденсаторе определяется его ESR. Этот метод используется в большинстве портативных ESR-метров.

4. Мостовой метод

Конденсатор включается в одно из плеч измерительного моста переменного тока. ESR определяется по балансу моста.

Как измерить ESR конденсатора в домашних условиях

Для измерения ESR конденсатора в домашних условиях можно использовать следующий простой метод:

1. Подключите конденсатор к генератору прямоугольных импульсов через резистор 50-100 Ом
2. Подайте на схему импульсы с частотой 100-1000 кГц
3. Измерьте осциллографом амплитуду входных и выходных импульсов
4. Рассчитайте коэффициент ослабления α = Uвых / Uвх
5. ESR конденсатора вычисляется по формуле: ESR = α * R, где R — сопротивление резистора

Этот метод позволяет оценить ESR с точностью до 10-20%, что достаточно для большинства практических задач.

Типичные значения ESR для разных типов конденсаторов

Ориентировочные значения ESR для распространенных типов конденсаторов:

• Керамические: 0.01-0.1 Ом
• Пленочные: 0.05-1 Ом
• Танталовые: 0.5-5 Ом
• Алюминиевые электролитические: 0.1-10 Ом

Конкретные значения сильно зависят от емкости, напряжения и конструкции конденсатора. Для точного определения ESR необходимо измерение или обращение к даташиту производителя.

Влияние ESR на работу электронных устройств

Высокое внутреннее сопротивление конденсаторов может вызывать ряд проблем в электронных устройствах:

• Повышенный нагрев и выход из строя конденсаторов в импульсных источниках питания
• Ухудшение стабильности и увеличение пульсаций в стабилизаторах напряжения
• Снижение эффективности фильтрации помех в цепях питания
• Искажение формы сигнала в аудиотехнике
• Уменьшение КПД в преобразователях напряжения

Поэтому при разработке устройств важно выбирать конденсаторы с низким ESR для критичных узлов схемы. Особенно это актуально для высокочастотной и силовой электроники.

Как уменьшить влияние ESR конденсатора

Существует несколько способов минимизировать негативное влияние внутреннего сопротивления конденсаторов:

• Использование специальных Low ESR конденсаторов
• Параллельное включение нескольких конденсаторов
• Применение керамических конденсаторов в критичных цепях
• Правильный выбор типа и номинала конденсатора
• Обеспечение эффективного охлаждения конденсаторов
• Периодическая замена электролитических конденсаторов

Грамотный учет ESR при проектировании позволяет повысить надежность и улучшить характеристики электронных устройств.

Заключение

Внутреннее сопротивление является важным параметром реальных конденсаторов, который необходимо учитывать при разработке электронной аппаратуры. Знание методов измерения и типичных значений ESR позволяет правильно выбирать компоненты и обеспечивать надежную работу устройств. При этом важно помнить, что ESR — лишь один из паразитных параметров, и для точного моделирования необходимо учитывать также индуктивность выводов, токи утечки и другие неидеальности конденсаторов.

ESR конденсатора — что это?

ESR — Equivalent Series Resistance — один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока. В эквиваленте его можно представить, как включенный последовательно с конденсатором резистор, сопротивление которого определяется, главным образом, диэлектрическими потерями, а так же сопротивлением обкладок, внутренних контактных соединений и выводов. В русскоязычной аббревиатуре — Эквивалентное Последовательное Сопротивление — ЭПС.

Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом, а так же толщиной слоя диэлектрика.

Поляризация — ограниченное смещение связанных зарядов диэлектрика в электрическом поле.

Рассматривать детально процессы всех видов поляризации здесь нет необходимости, но вкратце это можно пояснить следующим образом:
Частицы диэлектрика, обладающие зарядом, под воздействием переменного электрического поля вынуждены совершать непроизвольные механические колебания, обусловленные их переориентацией и смещением (поляризацией).

В слоях диэлектрика, близких к обкладкам, заряды, не покидая своих связей, активно участвуют во всех процессах формирования напряжения и тока в конденсаторе, как и проводники. По сути, уменьшается толщина слоя реального диэлектрика.
В результате существенно повышается ёмкость конденсатора но, по причине инертности и внутреннего трения связанных частиц, процессы сопровождаются выделением тепла и потерями энергии в токопроводящих слоях диэлектрика. То есть, эти поляризованные слои обладают активным сопротивлением электрическому току.
С увеличением частоты, диэлектрические потери пропорционально возрастают по той же причине — механической инертности поляризованных зарядов.

Сопротивление токопроводящих слоёв диэлектрика последовательно складывается с сопротивлением обкладок, выводов и контактных соединений. В итоге образуется общее активное сопротивление R — Equivalent Series Resistance (ESR). По сути оно представляет собой резистор, включенный последовательно с конденсатором.

В этом случае угол сдвига фаз между током и напряжением будет не 90°, как в идеальном конденсаторе, а несколько меньше.
Тангенс угла δ, составляющего эту разницу с 90°, называют тангенсом угла потерь.

Тангенс угла определится отношением активного сопротивления к реактивному R/Xc, как тригонометрическая функция отношения двух катетов треугольника сопротивлений, показанного на рисунке выше.

В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита, который используется в качестве одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с диэлектриком.
Активное сопротивление электролита в реальных конденсаторах обычно соизмеримо с десятыми или даже с сотыми долями Ома при 20°C, но для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей ИИП на рабочей частоте порядка 100 кГц, когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина может составлять основные потери, и будет значительно уменьшаться по мере прогрева.

При рабочей температуре величина диэлектрических потерь на таких частотах обычно оказывается в несколько раз больше.

Сопротивление электролита зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов.

В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем существенно уменьшается сопротивление электролита, тогда ESR конденсатора будет определяться преимущественно его диэлектрическими потерями, которые продолжат греть конденсатор в допустимых расчётами пределах.
Но, в случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится более вязким, что ухудшает подвижность ионов и повышает активное сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что в последствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы.

Неисправные конденсаторы, в которых кипел электролит, обычно определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу.

Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа, номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов и условий эксплуатации.
Для фильтров выпрямителей в преобразователях, работающих на частотах десятков или сотен килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах.
Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации — Low impedance или Low ESR.

Для анализа состояния электролита и внутренних соединений электролитических конденсаторов применяются измерители или пробники ESR, которые могут быть выполнены исходя из разных принципов измерений и требований к погрешностям.
Большая часть простых ESR-пробников и тестеров основана на принципе измерения импеданса. У них есть свой существенный плюс — низкоомный вход, что позволяет проверять конденсаторы, не выпаивая их из платы.
Подробнее о способах измерения можно ознакомиться на страничке — измерение ESR.

Наряду с ухудшением качества электролита, часто активное сопротивление в конденсаторах возрастает по причине ухудшения контактов обкладок с выводами, вплоть до полного обрыва. В электролитических это происходит чаще, в металлокерамических реже, телевизионным мастерам все эти случаи хорошо знакомы. А ремонтники старшего поколения, кто застал советские ламповые телевизоры, хорошо помнят бумажные конденсаторы, которые иногда поджимали пассатижами для уплотнения контактных соединений внутри, и они какое-то время ещё работали.

Для чего нужна таблица?
Большинство пробников и тестеров, обычно светодиодные или стрелочные, измеряют импеданс — общее сопротивление конденсатора (активное и реактивное). Активное отдельно замерить сложнее, но оно и есть потери — значение ESR.
При измерении ёмкостей менее 100 микрофарад, реактивная составляющая уже оказывается соизмеримой, а иногда больше значения ESR, и существенно влияет на результат. А в конденсаторах менее 10 мкф и вовсе значение ESR во много раз меньше и его доля незначительна в общем показании. Точно замерить ESR у них невозможно такими пробниками, но выявить неисправные конденсаторы можно.
Другими словами, реактивное сопротивление в показаниях таких приборов — неудобная погрешность, зависимая от ёмкости конденсатора. Её надо учитывать при оценке качества конденсатора для разных ёмкостей.
К тому же ESR зависит от толщины слоя электролита и диэлектрика. Для высоковольтных и крупногабаритных конденсаторов эти значения учитываются производителями в зависимости от области применения.
Никакой пропорциональной зависимости ESR от других параметров конденсатора не существует, поэтому для оценки его качества в практике используются таблицы.

Все существующие таблицы — условны и не всегда объективно определяют допустимые значения для всех измерителей. Публикуют их часто для популяризации сайтов, поэтому важно понимать суть значений в таблицах.
Тем более, разные пробники работают на разных принципах или частотах (от 10 до 100 кГц), разница показаний в 5 или 10 раз может отличаться от табличных лишь по этой причине.
Очень полезно самому замерить значения ESR у новых конденсаторов разных производителей и составить свою таблицу для своего пробника. Это уже будут реальные показатели. Тогда их можно сравнить с неисправными конденсаторами и со значениями их реактивных сопротивлений, чтоб сделать какие-то выводы о критичности.
В преобразователях блоков питания греют конденсатор паразитные десятые, иногда сотые доли Ома и, если их сможет показать Ваш измеритель, уже неплохо. Импульсный ток в конденсаторах достигает десятков Ампер и активные десятые доли Ома для 10 Ампер — это уже реальные Ватты — нагрев.
Габариты конденсатора тоже имеют существенное значение, они будут охлаждать электролит, это надо учитывать при выборе типа конденсатора в мощных преобразователях.
Практика показала, тонкие конденсаторы Low ESR, установленные при замене в блоках питания вместо крупногабаритных обычных, частенько долго там не живут, перегреваются, закипают и вздуваются иногда уже через несколько месяцев работы.

Для самого популярного в ИИП конденсатора 1000мкф x 25в часто в таблицах указывают 0.08 Ом, как норму. А в других таблицах 0.8 Ом. Какой прибор что мерит, кто и для каких цепей определил ему норму — загадки.
Проверьте для сравнения своим прибором этот конденсатор новый от разных производителей, в том числе с пометкой Low ESR, тогда оценка будет объективнее.

Таблица Боба Паркера для ESR-метра K7214

uF\V	10V	16V	25V	35V	50V	160V	250V
1 uF				14	16	18	20
2.2 uF			6	8	10	10	10
4.7 uF			15	7.5	4.2	2.3	5
10 uF		6	4	3.5	2.4	3	5
22uF	5.4	3.6	2.1	1. 5	1.5	1.5	3
47 uF	2.2	1.6	1.2	0.5	0.5	0.7	0.8
100 uF	1.2	0.7	0.32	0.32	0.3	0.15	0.8
220 uF	0.6	0.33	0.23	0.17	0.16	0.09	0.5
470 uF	0.24	0.2	0.15	0.1	0.1	0.1	0.3
1000 uF	0.12	0.1	0.08	0.07	0.05	0.06
4700 uF	0.23	0.2	0.12	0.06	0.06

Рассчитаем округлённо реактивное сопротивление для популярных номиналов при усреднённой частоте пробников 20 кГц, чтобы иметь представление хотя бы о порядке их идеальных значений.

Ещё раз напомню, никакой пропорции между ESR и этими значениями быть не может. Тем более, с учётом конструктивных особенностей электролитических конденсаторов для разных габаритов и вольтажа.
Повторюсь. Это лишь реактивное сопротивление, которое имеет большее значение при измерении конденсаторов меньшей ёмкости, как реальная погрешность для пробников, основанных на измерении импеданса.
То есть, чистое значение ESR у конденсатора 100 мкф и 1 мкф может быть одинаковым, а прибор покажет разницу в десятки раз, ибо добавит ёмкостное значение, которое будет решающим для показаний прибора на измеряемой частоте у малых ёмкостей.

Реактивное сопротивление конденсаторов, частота 20кГц:
1000 мкф — 0.008 Ом.
470 мкф — 0.017 Ом.
220 мкф — 0.036 Ом.
100 мкф — 0.08 Ом.
47 мкф — 0.17 Ом.
22 мкф — 0.36 Ом.
10 мкф — 0.8 Ом.
4.7 мкф — 1.7 Ом.
2.2 мкф — 3.6 Ом.
1 мкф — 8 Ом.
0.47 мкф — 17 Ом.
Поможет калькулятор расчёта реактивного сопротивления конденсаторов.

Более сложные цифровые приборы способны замерить точные значения во время заряда конденсатора постоянным током, рассчитать его ёмкость и ESR без реактивной составляющей.
Но измерение постоянным током не учитывает диэлектрические потери, которые напрямую зависят от частоты. Кроме того, конденсаторы нужно выпаивать из платы для таких замеров.

Пробниками обычно быстро проверяют конденсаторы на неисправность, не выпаивая их, а это существенный выигрыш в оперативности для мастера — ремонтника. Ему не всегда нужны точные показания сложных приборов, чаще бывает важно своевременно и правильно выявить неисправную деталь в устройстве. К погрешностям на реактивность в практике мастера просто привыкают, когда годами пользуются одним и тем же пробником.

Спасибо за внимание!

---

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Простой метод измерения ESR конденсаторов

Добавлено 13 декабря 2019 в 06:05

Точное моделирование электронных схем, в том числе и силовых электронных преобразователей, должно учитывать последовательные сопротивления конденсаторов и катушек индуктивности. Рассмотрим, простой метод, который позволяет измерять эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (ESR).

Конденсаторы классифицируются по типу диэлектрика. Электролитические конденсаторы популярны в силовых электронных схемах благодаря их высокой эффективности относительно размеров и превосходному соотношению цены и качества [1]. К сожалению, с изменением рабочей частоты изменяются и их характеристики, тогда как сопротивление идеального конденсатора с ростом частоты должно уменьшаться. Но в реальном мире это не встречается. Увеличение частоты до определенной точки приводит к ожидаемому уменьшению полного сопротивления, но дальнейшее увеличение частоты вызывает увеличение импеданса, то есть конденсатор действует как резонансная схема. Для моделирования поведения реального конденсатора требуется к модели идеального конденсатора добавить дополнительные элементы. ESR – это фактически сопротивление, которое реальный конденсатор демонстрирует на границе между «поведением конденсатора» и «поведением индуктивности», то есть сопротивление на резонансной частоте.

ESR является важным параметром при моделировании динамического поведения силовых преобразователей, поскольку он предсказывает пульсации выходного сигнала преобразователя, а также предсказывает срок службы конденсатора [2]. Мощность, рассеиваемая в ESR, вызывает повышение температуры конденсатора и уменьшение его емкости и срока службы.

Простой и прямой метод измерения ESR предложен в [3], в котором ESR определяется непосредственно отношением напряжения пульсаций на конденсаторе к току пульсаций. Но реализация довольно дорогая и хлопотная. Чтобы определить ESR, используя только измерения напряжения, Чен и другие [4] предположили, что в некоторых конкретных условиях ток пульсаций индуктивности можно считать постоянным, и, следовательно, выходное напряжение пульсации определяет ESR. Однако предлагаемый способ имеет ограничения и его точность невелика.

Лабораторный метод, который можно использовать для определения величины ESR электролитических конденсаторов, был предложен в [5]. Однако способ слишком дорогостоящий для реализации.

Здесь мы представляем простой метод измерения для определения ESR конденсатора.

Предлагаемый метод

Предположим, что модель, показанная на рисунке 1, представляет собой тестируемый конденсатор (CUT, Capacitor Under Test):

Рисунок 1 – Модель тестируемого конденсатора

Эта модель игнорирует индуктивность выводов. Предположим, что, как показано на рисунке 2, тестируемый конденсатор подключен к генератору синусоидального сигнала с частотой F_г, внутреннее сопротивление генератора равно r_г:

Рисунок 2 – Тестируемый конденсатор подключен к генератору синусоидального сигнала

Передаточная функция этой схемы:

\[H(s) = {r_к \over r_к + r_г} \times { s + \frac{1}{r_к \times C} \over s + \frac{1}{(r_к + r_г) \times C} } \qquad (1)\]

Уравнение 1 показывает высокочастотный характер этой цепи. Поэтому мы можем аппроксимировать передаточную функцию как:

\[H(s) = {r_к \over r_к + r_г} \cong {r_к \over r_г} \qquad (2)\]

Уравнение 2 является основой для нашего измерения ESR конденсатора. Когда входная частота достаточно высока, мы можем упростить отношение входного и выходного напряжений до алгебраического уравнения 2. Для высоких частот схема действует как аттенюатор с коэффициентом ослабления:

\[\alpha = {r_к \over r_к + r_г} \qquad\]

Измерение коэффициента затухания цепи и внутреннего сопротивления генератора приводит к r_к, то есть эквивалентному последовательному сопротивлению (ESR) конденсатора:

\[r_к = \alpha \times r_г \qquad (3)\]

Вместо использования синусоидального возбуждения мы можем использовать прямоугольный сигнал. {\infty} {4 \times V_m \over n \times \pi} \sin(n \times \omega_0 \times t) \qquad (4)\]

где:

\[\omega_0 = \frac{2\pi}{T} = \text{угловая частота прямоугольного сигнала}\]

Прямоугольный сигнал состоит из нечетных гармоник. Когда основная гармоника достаточно высока, конденсатор действует как короткое замыкание, а выходное напряжение примерно является ослабленной версией входного напряжения в устойчивом состоянии. Затухание цепи в установившемся режиме напрямую связано с эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора, r_к, которое может быть получено путем измерения коэффициента затухания цепи и использования уравнения 3.

Результаты моделирования

Диаграмма Simulink показана на рисунке 3:

Рисунок 3 – Схема моделирования в Simulink

В качестве возбуждения используется прямоугольный сигнал с амплитудой +1 и -1 вольт. Выходное сопротивление генератора сигналов принимается за 50 Ом, конденсатор составляет 30 мкФ с ESR 0,8 Ом. Установившаяся форма выходного сигнала показана на рисунке 4:

Рисунок 4 – Установившаяся форма выходного сигнала схемы

Расчетный коэффициент затухания цепи составляет:

\[\alpha = { \text{выходное напряжение пик-пик} \over \text{входное напряжение пик-пик} } = \frac{0,315}{2} = 0,0158 \qquad (5)\]

и ESR тестируемого конденсатора рассчитывается как:

\[r_к = \alpha \times r_г = 0,0158 \times 50 = 0,7875\ Ом \qquad (5)\]

Лабораторные результаты

Возбуждение обеспечивает генератор сигналов с номинальным выходным сопротивлением 50 Ом. С помощью простого делителя напряжения намеряется выходное сопротивление 47,1 Ом. Выходное напряжение пик-пик в установившемся состоянии измеряется с помощью цифрового осциллографа. На рисунке 5 показан пример выходного напряжения.

Рисунок 5 – Форма выходного напряжения

Расчетные значения ESR

Расчетные значения ESR

Размах входного напряжения, В	Размах выходного напряжения, мВ	Емкость, мкФ	Рассчитанное значение ESR, Ом
1,68	58	4	1,68
1,68	80	6,8	2,35
1,68	66	47	1,88
1,72	44,8	220	1,26
1,72	48	470	1,35
1,68	42	660	1,18
1,72	45	2200	1,26

Этот простой метод измерения обеспечивает точные результаты и позволяет получить более точную модель силового преобразователя.

Ссылки

1. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: An experimental technique for estimating the ESR and reactance intrinsic values of aluminium electrolytic capacitors. Proc. Instrumentation and Measurement Technology Conf., IMTC 2006, April 2006, pp. 1820–1825.
2. Sankaran V.A., Rees F.L., Avant C.S.: Electrolytic capacitor life testing and prediction. Proc. 32nd Annual Meeting IEEE Industry Applications Society, October 1997, vol. 2, pp. 1058–1065
3. Venet P., Perisse F., El-Husseini M.H., Rojat G.: Realization of a smart electrolytic capacitor circuit, IEEE Ind. Appl. Mag., 2002, 8, (1), pp. 16–20
4. Chen Y.-M., Chou M.-W., Wu H.-C.: Electrolytic capacitor failure prediction of LC filter for switching-mode power converters. Proc. 40th Annual Meeting IEEE Industry Applications Society, October 2005, vol. 2, pp. 1464–1469.
5. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: An ESR meter for high frequencies. Proc. Int. Conf. on Power Electronics and Drives Systems, PEDS, 2005, pp. 1628–163
6. D.W. Hart, «Power electronics,» Mc Graw Hill, 2010.
7. N. Mohan,T. M. Undeland , W. P. Robbins, «Power Electronics: Converters, Applications and Design,» John Wiley and Sons, 2002.
8. R.W. Ericson, D. Maksimovic, «Fundamental of power electronics,» Springer, 2001.
9. A.M.R. Amaral, A.J.M Cardoso: «An ESR meter for high frequencies». Proc. Int. Conf. on Power Electronics and Drives Systems, PEDS, 2005, pp. 1628–1633.
10. R. Chen, J.D.V. Wyk, S. Wang, W.G. Odendaal: Improving the characteristics of integrated EMI filters by embedded conductive layers. IEEE Trans. Power Electron., 2005, pp. 611–619.
11. A.M.R. Amaral, A.J.M Cardoso: An experimental technique for estimating the ESR and reactance intrinsic values of aluminium electrolytic capacitors. Proc. Instrumentation and Measurement Technology Conf., IMTC 2006, April 2006, pp. 1820–1825.

Оригинал статьи:

• Farzin Asadi, Nurettin Abut. A Simple Method for a Capacitor’s ESR Measurement

Теги

ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)ГенераторИзмерениеКонденсаторМоделированиеОсциллографЭлектролитический конденсатор

пост.

тока — Внутренние сопротивления конденсаторов

спросил 4 года 8 месяцев назад

Изменено 4 года, 8 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Я где-то читал на форуме, что есть два эффективных внутренних сопротивления конденсатора в цепи постоянного тока, но не могу найти никакой дополнительной информации. Из того, что я прочитал, «параллельное сопротивление» существует для конденсатора и обычно составляет порядка мегаом. Верна ли эта информация, и если да, то может ли кто-нибудь указать мне более надежный источник, который содержит дополнительную информацию по теории этого?

Спасибо

• конденсатор
• постоянный ток
• внутреннее сопротивление

\$\конечная группа\$

0

\$\начало группы\$

Идеальный конденсатор не имеет сопротивления ни последовательно, ни параллельно с ним. Таким образом, то, о чем вы спрашиваете, является неидеальным поведением.

Реальное моделирование всех неидеальных характеристик любой реальной детали невозможно. Все имеет некоторую последовательную индуктивность, некоторое последовательное сопротивление, некоторое сопротивление утечки и некоторую паразитную емкость. Тогда дополнительные сопротивления, емкости и индуктивности модели имеют свои неидеальные характеристики. Этот беспорядок разрастается в геометрической прогрессии, и нужно пройти бесконечное количество уровней, чтобы добраться до реальности.

Итак, на самом деле вы спрашиваете, есть ли два сопротивления в какой-то упрощенной модели неидеального конденсатора. Конечно, может быть, в зависимости от того, что вы считаете простым, а не достаточно полезным.

Если вы начинаете с того, что хотите смоделировать неидеальные характеристики конденсатора с двумя сопротивлениями, то очевидным выбором для них будет последовательное сопротивление, эквивалентное , (ESR) и сопротивление утечки.

ESR может составлять несколько мОм или даже меньше (в конечном итоге доминирует эквивалентная последовательная индуктивность) для небольших керамических конденсаторов и до нескольких Ом для больших электролитических конденсаторов.

Сопротивление утечки объясняет тот факт, что изоляция, используемая для изготовления конденсатора, не идеальна. Даже стекло или другая керамика пропускают небольшой заряд при подаче напряжения. Это причина саморазряда крышек. Конденсаторы с воздушными пластинами максимально приближены к отсутствию утечки (очень высокое эффективное сопротивление утечки). Однако в конечном итоге что-то должно удерживать пластины на месте, поэтому всегда есть путь утечки через твердый материал.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Да, верно. Идеального изолятора не бывает, есть только более или менее совершенный. Вот почему конденсаторы имеют утечку (эквивалент резистора, подключенного параллельно конденсатору).

Степень утечки зависит от диэлектрического материала конденсатора.

\$\конечная группа\$

3

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

dc — Измерение внутреннего сопротивления электролитического конденсатора

спросил 4 года, 8 месяцев назад

Изменено 3 года, 4 месяца назад 9{\frac{-t}{\tau}}\$

\$\ lnV=-1/\tau\ *t + ln V_0\$

Используя график для определения градиента, могу ли я найти \$ \тау\\\$?

Отсюда я подумал об использовании общего сопротивления R и вычитании сопротивления резисторов, чтобы найти внутреннее сопротивление.

\$\ R= \frac{\tau}{C}\$

\$\ \frac{1}{R}= \frac{1}{R_{resistor}}+\frac{1}{ R_{Internal}}\$

Даст ли этот метод достоверные результаты?

• конденсатор
• постоянный ток
• внутреннее сопротивление

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Это не очень хороший подход, потому что значение C очень плохо определено (допуск часто +80/-20%), и ваш внешний резистор обязательно будет намного выше, чем ESR конденсатора, так что я не думаю у вас будет любое надежное измерение.