이 게시물에서는 회로 기판에서 실제로 제거하지 않고 전자 회로에서 불량 커패시터를 식별하는 데 사용할 수있는 간단한 ESR 미터 회로에 대해 설명합니다. 이 아이디어는 Manual Sofian이 요청했습니다.

기술 사양

ESR 미터에 대한 회로도가 있습니까? 기술자들은 제가 고장난 회로를 발견 할 때마다 먼저 전해액을 확인하라고 권장하지만, 측정 방법을 모르겠습니다.

귀하의 답변에 미리 감사드립니다.

ESR이란?

등가 직렬 저항을 나타내는 ESR은 일반적으로 모든 커패시터 및 인덕터의 일부가되고 실제 단위 값과 직렬로 나타나는 무시할 정도로 작은 저항 값이지만, 특히 전해 커패시터에서는 노화로 인해 ESR 값이 계속 증가 할 수 있습니다. 관련된 회로의 전반적인 품질과 응답에 부정적인 영향을 미치는 비정상적인 수준.

특정 커패시터에서 발생하는 ESR은 몇 밀리 옴에서 10 옴까지 점진적으로 증가하여 회로 응답에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

그러나 위에서 설명한 ESR이 반드시 커패시터의 커패시턴스도 영향을 받는다는 것을 의미하지는 않을 수 있습니다. 실제로 커패시턴스 값은 그대로 유지되고 양호하지만 커패시터의 성능이 저하 될 수 있습니다.

이 시나리오로 인해 일반 커패시턴스 미터는 높은 ESR 값에 영향을받는 불량 커패시터를 완전히 감지하지 못하며 기술자는 커패시턴스 값 측면에서 커패시터가 정상임을 발견하여 문제 해결을 매우 어렵게 만듭니다.

정상적인 커패시턴스 미터 및 옴 미터가 결함이있는 커패시터에서 비정상적인 ESR을 측정하거나 감지하는 데 전혀 효과가없는 경우 ESR 미터는 이러한 오도하는 장치를 식별하는 데 매우 유용합니다.

ESR과 커패시턴스의 차이점

기본적으로 커패시터의 ESR 값 (옴 단위)은 커패시터의 상태를 나타냅니다.

값이 낮을수록 커패시터의 작동 성능이 높아집니다.

ESR 테스트는 커패시터 오작동에 대한 빠른 경고를 제공하며 커패시턴스 테스트와 비교할 때 훨씬 더 유용합니다.

실제로 몇 가지 결함이있는 전해액은 표준 정전 용량 측정기를 사용하여 검사 할 때 OKAY를 나타낼 수 있습니다.

“활성 고역 통과 필터 차단 주파수 ”

최근에 우리는 ESR의 중요성을지지하지 않는 많은 사람들과 그것이 정전 용량에서 고유 한 인식에 대해 이야기했습니다.

따라서 Independence Electronics Inc의 사장 인 Doug Jones가 저술 한 유명한 잡지의 기술 뉴스 클립을 제공 할 가치가 있다고 생각합니다. 그는 ESR의 문제를 효과적으로 해결합니다. 'ESR은 AC 신호에 대한 커패시터의 활성 자연 저항입니다.

ESR이 높을수록 시정 문제, 커패시터 워밍, 회로 부하 증가, 시스템 전체 장애 등이 발생할 수 있습니다.

ESR은 어떤 문제를 일으킬 수 있습니까?

높은 ESR 커패시터가있는 스위치 모드 전원 공급 장치는 최적으로 시작되지 않거나 전혀 시작되지 않을 수 있습니다.

높은 ESR 커패시터로 인해 TV 화면이 측면 / 상단 / 하단에서 기울어 질 수 있습니다. 또한 조기 다이오드 및 트랜지스터 고장으로 이어질 수 있습니다.

이러한 모든 문제와 더 많은 문제는 일반적으로 적절한 커패시턴스를 갖지만 큰 ESR을 가진 커패시터에 의해 유발되며, 이는 정적 수치로 감지 할 수 없으며 이러한 이유로 표준 커패시턴스 미터 또는 DC 저항계를 통해 측정 할 수 없습니다.

ESR은 교류가 커패시터에 연결되거나 커패시터의 유전 전하가 지속적으로 상태를 전환 할 때만 나타납니다.

이것은 커패시터 리드의 DC 저항, 커패시터 유전체와의 상호 연결의 DC 저항, 커패시터의 플레이트 저항 및 유전체 재료의 동상 AC와 결합 된 커패시터의 전체 동상 AC 저항으로 볼 수 있습니다. 특정 주파수 및 온도에서의 저항.

ESR을 형성하는 모든 요소는 커패시터와 직렬로 연결된 저항으로 간주 될 수 있습니다. 이 저항은 실제로 물리적 개체로 존재하지 않으므로 'ESR 저항'에 대한 즉각적인 측정이 가능하지 않습니다. 반면에 용량 성 리액턴스의 결과를 수정하는 데 도움이되는 접근 방식에 액세스 할 수 있고 모든 저항이 위상이 같다고 생각하면 ESR을 결정하고 기본 전자 공식을 사용하여 테스트 할 수 있습니다. E = 나 x R!

더 간단한 대안 업데이트

아래에 제시된 연산 증폭기 기반 회로는 의심 할 여지없이 복잡해 보이므로 어떤 생각을 한 후에 커패시터의 ESR을 빠르게 평가하기위한이 간단한 아이디어를 생각해 낼 수 있습니다.

그러나 이것을 위해서는 먼저 계산하다 다음 공식을 사용하여 특정 커패시터가 이상적으로 보유하는 저항의 양 :

Xc = 1 / [2 (pi) fC]

여기서 Xc = 리액턴스 (저항 단위 옴),
파이 = 22/7
f = 주파수 (이 애플리케이션의 경우 100Hz 사용)
C = 패럿 단위의 커패시터 값

Xc 값은 커패시터의 등가 저항 (이상적인 값)을 제공합니다.

다음으로 옴의 법칙을 통해 전류를 찾으십시오.

I = V / R, 여기서 V는 12 x 1.41 = 16.92V이고, R은 위의 공식에서 얻은대로 Xc로 대체됩니다.

커패시터의 이상적인 정격 전류를 찾으면 다음 실제 회로를 사용하여 결과를 위의 계산 된 값과 비교할 수 있습니다.

이를 위해 다음 자료가 필요합니다.

0-12V / 220V 변압기
4 다이오드 1N4007
0-1amp FSD 가동 코일 미터 또는 모든 표준 전류계

위의 회로는 커패시터가이를 통해 전달할 수있는 전류의 양에 대한 직접적인 판독 값을 제공합니다.

위의 설정에서 측정 된 전류와 공식에서 얻은 전류를 기록해 둡니다.

마지막으로 옴의 법칙을 다시 사용하여 두 전류 (I) 판독 값의 저항을 평가합니다.

R = V / I 여기서 전압 V는 12 x 1.41 = 16.92, 'I'는 판독 값에 따라 결정됩니다.

커패시터의 이상적인 가치를 신속하게 얻기

위의 예에서 계산을 원하지 않는 경우 비교를 위해 커패시터의 이상적인 리액턴스를 얻기 위해 다음 벤치 마크 값을 사용할 수 있습니다.

공식에 따르면 1uF 커패시터의 이상적인 리액턴스는 100Hz에서 약 1600 Ohms입니다. 이 값을 기준으로 삼아 아래와 같이 간단한 역 교차 곱셈을 통해 원하는 커패시터의 값을 평가할 수 있습니다.

10uF 커패시터의 이상적인 값을 얻고 싶다고 가정 해 보겠습니다.

1/10 = x / 1600

x = 1600/10 = 160 옴

이제이 결과를 옴 법칙의 전류계 전류를 풀어 얻은 결과와 비교할 수 있습니다. 그 차이는 커패시터의 유효 ESR에 대해 알려줄 것입니다.

참고 : 공식 및 실제 방법에 사용 된 전압 및 주파수는 동일해야합니다.

연산 증폭기를 사용하여 간단한 ESR 미터 만들기

ESR 미터는 오래된 전자 회로 또는 장치의 문제를 해결하는 동안 의심스러운 커패시터의 상태를 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

또한 이러한 측정 장비의 장점은 회로 기판에서 커패시터를 제거하거나 분리하지 않고도 커패시터의 ESR을 측정하는 데 사용할 수있어 사용자가 매우 쉽게 사용할 수 있다는 것입니다.

다음 그림은 제안 된 측정을 위해 구축 및 사용할 수있는 간단한 ESR 미터 회로를 보여줍니다.

회로도

작동 원리

회로는 다음과 같은 방식으로 이해 될 수 있습니다.

TR1은 부착 된 NPN 트랜지스터와 함께 매우 높은 주파수에서 진동하는 간단한 피드백 트리거 차단 발진기를 형성합니다.

진동은 변압기의 2 차측 5 턴에 걸쳐 비례적인 크기의 전압을 유도하고,이 유도 된 고주파 전압은 해당 커패시터에 적용됩니다.

opamp는 위의 저전압 고주파 피드와 함께 부착 된 것으로 볼 수 있으며 전류 증폭기로 구성됩니다.

ESR이 없거나 새로운 양호한 커패시터의 경우 미터는 ESR 레벨이 다른 여러 커패시터에 대해 비례 적으로 0으로 내려가는 커패시터 양단의 최소 ESR을 나타내는 풀 스케일 편향을 나타내도록 설정됩니다.

ESR이 낮 으면 상대적으로 높은 전류가 opamp의 반전 감지 입력에 걸쳐 발생합니다.이 입력은 더 높은 편향 도로 미터에 표시되며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

상위 BC547 트랜지스터는 낮은 1.5V로 발진기 스테이지를 작동하기 위해 공통 콜렉터 전압 레귤레이터 스테이지로 도입되어 테스트중인 커패시터 주변의 회로 기판에있는 다른 전자 장치가 테스트 주파수에서 제로 스트레스 상태로 유지되도록합니다. ESR 미터.

미터의 교정 과정은 쉽습니다. 테스트 리드를 함께 단락시킨 상태에서 uA 미터 근처의 100k 사전 설정은 미터 다이얼에서 전체 스케일 편향이 달성 될 때까지 조정됩니다.

그 후, ESR 값이 높은 여러 커패시터를이 기사의 이전 섹션에서 설명한대로 그에 따라 더 낮은 편향도를 갖는 미터에서 확인할 수 있습니다.

변압기는 표시된 회전 수의 얇은 자석 와이어를 사용하여 모든 페라이트 링 위에 구축됩니다.

하나의 LED가있는 또 다른 간단한 ESR 테스터

이 회로는 테스트중인 커패시터의 ESR을 종료하기 위해 음의 저항을 제공하여 고정 인덕터를 통해 연속적인 직렬 공진을 생성합니다. 아래 그림은 esr 미터의 회로도를 보여줍니다. 음의 저항은 IC 1b에 의해 생성됩니다. Cx는 테스트중인 커패시터를 나타내고 L1은 고정 인덕터로 배치됩니다.

기본 작업

Pot VR1은 부정적인 저항을 조정하는 것을 용이하게합니다. 테스트하려면 진동이 멈출 때까지 VR1을 계속 돌리십시오. 이 작업이 완료되면 VR1 다이얼 뒤에 부착 된 스케일에서 ESR 값을 확인할 수 있습니다.

회로 설명

음의 저항이없는 경우 L1과 Cx는 L1의 저항과 Cx의 ESR에 의해 억제되는 직렬 공진 회로처럼 작동합니다. 이 ESR 회로는 전압 트리거를 통해 전원이 공급되는 즉시 발진을 시작합니다. IC1 a는 발진기처럼 작동하여 Hz 단위의 낮은 주파수로 구형파 신호 출력을 생성합니다. 이 특정 출력은 연결된 공진 회로를 트리거하는 전압 스파이크 (임펄스)를 생성하도록 구분됩니다.

R1의 저항과 함께 커패시터의 ESR이 음의 저항으로 종료되는 경향이있는 즉시 링잉 진동은 일정한 진동으로 바뀝니다. 그러면 LED D1이 켜집니다. 네거티브 저항의 강하로 발진이 중단 되 자마자 LED가 꺼집니다.

단락 된 커패시터 감지

Cx에서 단락 된 커패시터가 감지되면 LED가 밝아진 상태로 켜집니다. 공진 회로가 진동하는 동안 LED는 파형의 포지티브 에지 절반주기를 통해서만 켜집니다. 이로 인해 전체 밝기의 50 % 만 켜집니다. IC 1 d는 IC1b에 대한 기준으로 사용되는 절반 공급 전압을 공급합니다.

S1은 ICIb의 이득을 조정하는 데 사용할 수 있으며, 이는 차례로 0-1, 0-10 및 0-100 Ω에 걸쳐 넓은 ESR 측정 범위를 활성화하기 위해 음의 저항을 변경합니다.

부품 목록

L1 건설

인덕터 L1은 PCB 모서리를 조이는 데 사용할 수있는 인클로저의 내부 기둥 4 개를 직접 감아 서 만들어집니다.

30 SWG 슈퍼 에나멜 구리선을 사용하여 회전 수는 42 개가 될 수 있습니다. 권선 끝단에 3.2 Ohm 저항 또는 약 90uH 인덕턴스 값이있을 때까지 L1을 생성합니다.

와이어 두께는 중요하지 않지만 저항 및 인덕턴스 값은 위에 언급 된 것과 같아야합니다.

시험 결과

위에서 설명한 권선 세부 정보를 사용하여 Cx 슬롯에서 테스트 된 1,000uF 커패시터는 70Hz의 주파수를 생성해야합니다. 1pF 커패시터는이 주파수를 약 10kHz로 증가시킬 수 있습니다.

회로를 조사하는 동안 주파수 레벨을 테스트하기 위해 R19에서 100nF 커패시터를 통해 크리스탈 이어 피스를 연결했습니다. 구형파 주파수의 클릭 소리는 잘 들렸고 VR1은 진동을 멈춘 위치에서 멀리 떨어진 곳에서 조정되었습니다. VR1이 임계점으로 조정되면서 저전압 사인파 주파수의 순수한 사운드를들을 수있었습니다.

“다이어프램 펌프 작동 원리 ”

보정 방법

정격 전압이 최소 25V 인 고급 1,000µF 커패시터를 Cx 포인트에 삽입합니다. LED가 완전히 꺼질 때까지 VR1을 점차적으로 변경하십시오. 냄비 눈금 다이얼 뒤의이 특정 지점을 0.1Ω으로 표시하십시오.

다음으로, LED가 켜지도록하는 기존 Cx와 직렬로 알려진 저항을 연결하고 이제 LED가 꺼질 때까지 VR1을 다시 조정합니다.

이 시점에서 VR1 다이얼 눈금에 새로운 총 저항 값을 표시하십시오. 1Ω 범위에서 0.1Ω 증분으로 작업하고 다른 두 범위에서 적절하게 더 큰 증분으로 작업하는 것이 좋습니다.

결과 해석

아래 그래프는 제조업체의 기록에 따라 10kHz에서 계산 된 ESR이 일반적으로 1kHz에서 테스트 된 ESR의 1/3이라는 사실을 고려하여 표준 ESR 값을 보여줍니다. 10V 표준 품질 커패시터의 ESR 값은 낮은 ESR 63V 유형의 ESR 값보다 4 배 높은 것으로 나타났습니다.

따라서 낮은 ESR 유형 커패시터가 ESR이 일반적인 전해 커패시터와 매우 유사한 수준으로 저하 될 때마다 내부 워밍업 조건이 4 배 더 높아집니다!

테스트 된 ESR 값이 다음 그림에 표시된 값의 2 배보다 큰 경우 커패시터가 더 이상 최상의 상태에 있지 않다고 가정 할 수 있습니다.

아래 표시된 것과 다른 정격 전압을 갖는 커패시터의 ESR 값은 그래프의 해당 라인 사이에 있습니다.