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楼主: maitreya

[LCR] 台式LCR学习笔记

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发表于 2016-12-20 10:29:04 | 显示全部楼层
学习一下
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发表于 2017-2-3 23:37:13 | 显示全部楼层
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3202B  发表于 2017-2-10 20:57
3302?  发表于 2017-2-10 19:37
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发表于 2017-2-4 10:24:02 | 显示全部楼层
好贴,这算是入门扫盲贴了。
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发表于 2017-2-8 13:40:47 | 显示全部楼层
很好的技术贴,绝对要支持!
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发表于 2017-2-11 13:36:36 | 显示全部楼层
对于PWM开关电源用的电解,不知道是否要用更高频率测量?
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 楼主| 发表于 2017-2-11 13:44:27 38hot手机频道 | 显示全部楼层
wb6624 发表于 2017-2-11 13:36
对于PWM开关电源用的电解,不知道是否要用更高频率测量?

据说是,一般100k也够了
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发表于 2017-2-11 14:32:09 | 显示全部楼层
maitreya 发表于 2017-2-11 13:44
据说是,一般100k也够了

没有用过100K的电桥,用100K这么高频率测量如2200UF电解电容能准吗?
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 楼主| 发表于 2017-2-11 20:32:14 | 显示全部楼层
wb6624 发表于 2017-2-11 14:32
没有用过100K的电桥,用100K这么高频率测量如2200UF电解电容能准吗?

这是一个非常好的问题,我又思考了一下,希望下图可以说明问题:(注意实测曲线中测值都是经过归一化的)


无标题.jpg


电容的模型可以等效为一个理想电容器,串联一个ESR,并联一个电阻,再串联一个电感。
为讨论方便起见暂且忽略并联的电阻。在阻抗中并联部分可以通过复数分母有理化等效成串联,当然就不再是线性关系了。
Z = Xc + ESR + XL
其中,Xc= -j/wC, XL = jwL。w是圆频率,C是容量,L是感量。
电感效应对于电解电容尤其大,因为电解电容的极板是卷曲的。
注意 Z的表达式,ESR是实部,虚部是(-1/wC + wL)。
另外注意,电桥没有办法识别电容串电感这样的模型,只能计算电容串(并)电阻,或者电感串(并)电阻这样子的东西。
因此,电桥测得了Z以后(实际它测的是Z的模和相角,不妨认为它测得了Z的实部和虚部),如果这时选择的功能是C+R,那么它给出计算结果是这样给的:
Cx = -1 / (w*Im(Z) )
Rx = Re(Z).
Im表示取虚部,Re表示取实部。
综合以上模型,电桥测值表示:
Cx = 1/w*(1/wC - wL) = 1 / (1/C -w*w*L)
Rx = ESR
低频时,w*w*L很小,1/wC占主导,因此低频段,电桥测得的电容值基本上稳定;
随着频率增加,w*w*L 会增加,而且是非线性的增加,所以计算出来的容量会越来越小。唯像的可以理解为等效串联电感“抵消”了电容。
所以用C/R或者C/D模式测试电解电容的现象就是,频率升高到kHz以后,测得的电容量急剧降低。可惜我的频率直到200k,如果再上去,将会看到测出负容量(就像拿电桥测一个电感,但是选择显示电容,就会是负的)。

另外一个量ESR,由介质损耗(极板间的介电材料的极化,在交流电场作用下不停的翻转,引起的极化电流导致的损耗)和电极损耗(基本可以理解为纯电阻效应)。介质损耗随频率增加而降低,电极损耗随频率增加而增加。因此电解电容测试时ESR随频率轻微下降然后增加。可惜我只测到200kHz,没有看到ESR显著增加的现象。

那么用于开关电源的中/大容量电解要不要用高频电桥筛选?我的理解是要的。因为等效电感的效应,高频测量时电容量非常不准(实际上也可以理解为是“准”的,如前所说等同于串联了一个电感降低了容性),不过这个不要紧,比方那个2200uF的电容,在100k时等效的容量只有28uF,但是这个容量足够针对100kHz的脉动进行滤波了,容抗几乎为0。而高频测试电解的时候主要看ESR,如果ESR相对低频的时候增加太多,电路中有高频成份时,电容发热会很厉害。

我测了一个CBB,图就不贴了,结果如下:
100Hz:   222nF + 2.2 Ohm
  1kHz:   222nF + 0.3 Ohm
10kHz:   220nF + 0.0089 Ohm
100kHz: 220nF + 0.026 Ohm
200kHz: 214nF + 0.026 Ohm
这个说明CBB电容,等效电感比电解小得多,而ESR我们看到了先降低再增加的情况。

另外一个222的小瓷片:
100Hz:   2.02nF + 10 kOhm
   1kHz:  1.99nF + 664 Ohm
10kHz:  1.96nF + 71 Ohm
100kHz: 1.93nF + 15 Ohm
200kHz:  1.92nF + 2.67 Ohm
可见瓷片的ESR,介质损耗占主导。另外电容量也随着频率降低,但我更多的觉得是导线的影响。瓷片的形状,寄生电感是非常小的。

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发表于 2017-2-20 08:52:11 | 显示全部楼层
不错,好贴
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发表于 2017-2-26 16:39:27 | 显示全部楼层
爱教学习了!
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