- Đo ESR của tụ điện
- Danh sách các bộ phận
- Sơ đồ mạch
- Tính toán ESR của tụ điện
- Ví dụ: Đo ESR cho Tụ điện 100uf
Các tụ điện dường như đều ổn cho đến khi bạn đạt được điểm mà nguồn điện bị lỗi hoặc từ chối hoạt động tối ưu. Và nếu vấn đề là nhiễu, có một cách khắc phục đơn giản, bạn chỉ cần thêm nhiều tụ điện. Nhưng điều đó không giải quyết được nó. điều gì sai?
Vấn đề nảy sinh từ giả định ngây thơ rằng tụ điện (ở một mức độ lớn) là thiết bị 'lý tưởng', trong khi thực tế không phải vậy. Những tác động không mong muốn đó là do một thứ gọi là nội trở hoặc Điện trở dòng tương đương (ESR). Tụ điện có nội trở hữu hạn do các vật liệu được sử dụng trong cấu tạo của chúng. Chúng tôi đã giải thích chi tiết về ESR và ESL trong tụ điện trong bài viết trước.
Các loại tụ điện khác nhau có phạm vi ESR khác nhau. Ví dụ, các tụ điện nói chung có ESR cao hơn so với tụ gốm. Đối với nhiều ứng dụng, việc đo điện trở bên trong của tụ điện trở nên quan trọng. Và hôm nay trong bài viết này chúng ta sẽ xây dựng một ESR Meter và tìm hiểu cách đo ESR của tụ điện bằng cách sử dụng 555 Timer IC và Transistor.
Đo ESR của tụ điện
Ngay từ đầu, Đo lường ESR có vẻ là một nhiệm vụ dễ dàng.
Có thể dễ dàng xác định điện trở bằng cách đặt dòng điện không đổi và đo điện áp rơi trên Thiết bị đang thử nghiệm.
Điều gì xảy ra nếu chúng ta đặt một dòng điện không đổi vào một tụ điện? Điện áp tăng tuyến tính và ổn định ở một giá trị được xác định bởi điện áp cung cấp, điều này (đối với mục đích của chúng tôi) là vô ích.
Tại thời điểm này, đã đến lúc quay lại điều mà chúng ta đã học ở trường- " Tụ điện chặn DC và vượt qua AC"
Sau khi đưa ra một vài kết luận đơn giản hóa, chúng ta hiểu rằng tụ điện về cơ bản là một đoạn ngắn mạch ở tần số cao và phần điện dung bị 'rút ngắn' khỏi mạch và tất cả điện áp bị giảm qua điện trở bên trong.
Ưu điểm của phương pháp này là chúng ta thậm chí không cần biết dòng điện nếu chúng ta biết nội trở của nguồn tín hiệu đang được sử dụng, bởi vì bây giờ ESR và nội trở (của nguồn) tạo thành một bộ chia điện áp, tỷ lệ của điện trở là tỷ số của điện áp giảm, và biết ba, chúng ta có thể dễ dàng xác định một trong những khác.
Máy hiện sóng được sử dụng để đo các dạng sóng ở đầu vào và ở tụ điện.
Danh sách các bộ phận
Đối với Oscillator:
1. Bộ định thời 555 - cả CMOS và lưỡng cực sẽ hoạt động tốt, nhưng CMOS được khuyến nghị cho các tần số cao
2. Chiết áp 100K - dùng để điều chỉnh tần số
3. Tụ điện 1nF - thời gian
4. Tụ gốm 10uF - tách
Giai đoạn quyền lực:
1. Bóng bán dẫn lưỡng cực BC548 NPN
2. Bóng bán dẫn lưỡng cực BC558 PNP
Một lưu ý nhanh về việc lựa chọn bóng bán dẫn - bất kỳ bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ nào có mức khuếch đại cao (300 trở lên) và dòng điện hơi lớn (50mA +) sẽ hoạt động tốt.
3. Điện trở cơ bản 560Ω
4. Điện trở đầu ra 47Ω - đây có thể là bất cứ thứ gì từ 10Ω đến 100Ω.
Sơ đồ mạch
Dưới đây là sơ đồ mạch cho mạch kiểm tra tụ điện ESR này -
Đây ESR Meter mạch có thể được chia thành hai phần, 555 giờ và giai đoạn đầu ra.
1. Bộ tạo dao động 555:
Mạch 555 là một bộ điều khiển đa năng thông thường tạo ra một sóng vuông với tần số vài trăm kilohertz. Ở tần số này, hầu như tất cả các tụ điện đều hoạt động như một chập. Nồi 100K cho phép điều chỉnh tần số để có điện áp thấp nhất có thể trên nắp.
2. Giai đoạn Quyền lực:
Đây là một giải pháp cho một vấn đề khác. Chúng ta có thể kết nối trực tiếp tụ điện với đầu ra của bộ định thời 555, nhưng sau đó chúng ta cần biết chính xác trở kháng đầu ra.
Để loại bỏ điều này, một giai đoạn đầu ra đẩy kéo với một điện trở nối tiếp được sử dụng. Điện trở cung cấp trở kháng đầu ra.
Đây là cách phần cứng hoàn chỉnh của mạch ESR Meter này trông như thế nào:
Tính toán ESR của tụ điện
Từ phương trình phân áp, ta suy ra công thức sau:
ESR = (V CAP • R OUTPUT) / (V OUTPUT - V CAP)
Trong đó ESR là điện trở bên trong của tụ điện, V CAP là tín hiệu trên tụ điện (đo tại nút CAP +), R OUTPUT là điện trở đầu ra của tầng nguồn (ở đây, 47 Ohms) và V OUTPUT là điện áp tín hiệu đầu ra như đo tại điểm A trong mạch.
Trong khi sử dụng mạch này, bạn nên đặt đầu dò phạm vi thành 1X để tăng độ nhạy và giảm băng thông để loại bỏ một số nhiễu nhằm thực hiện phép đo chính xác.
Đầu tiên, điện áp đỉnh đến đỉnh được đo tại điểm A, phía trước trở kháng và được lưu ý. Sau đó, tụ điện được gắn vào. Phóng to cho đến khi bạn thấy một làn sóng vuông. Vặn nồi cho đến khi dạng sóng không nhỏ hơn nữa.
Tùy thuộc vào loại tụ điện, điện áp đỉnh đến đỉnh của dạng sóng thu được phải theo thứ tự vài chục hoặc hàng trăm milivôn.
Ví dụ: Đo ESR cho Tụ điện 100uf
Đây là dạng sóng đầu ra thô của giai đoạn công suất:
Và đây là điện áp tại tụ điện. Lưu ý tất cả tiếng ồn chồng lên tín hiệu - hãy cẩn thận với phép đo.
Cắm các giá trị vào công thức, chúng tôi nhận được ESR là 198mΩ.
ESR của tụ điện là một thông số quan trọng khi thiết kế mạch nguồn và ở đây chúng tôi đã chế tạo một thiết bị đo ESR đơn giản dựa trên bộ định thời 555.