- Mesure ESR du condensateur
- Liste des pieces
- Schéma
- Calcul de l'ESR du condensateur
- Exemple: mesure de l'ESR pour un condensateur électrolytique de 100 uf
Les condensateurs semblent tous bien jusqu'à ce que vous arriviez au point où une alimentation électrique tombe en panne ou refuse de fonctionner de manière optimale. Et si le problème est le bruit, il existe une solution simple, il vous suffit d'ajouter plus de condensateurs. Mais cela ne résout pas le problème. Qu'est-ce qui ne va pas?
Le problème vient de l'hypothèse naïve que les condensateurs (dans une large mesure) sont des dispositifs «idéaux», alors qu'en fait, ils ne le sont pas. Ces effets indésirables sont dus à ce qu'on appelle la résistance interne ou la résistance en série équivalente (ESR). Les condensateurs ont une résistance interne finie en raison des matériaux utilisés dans leur construction. Nous avons expliqué ESR et ESL dans les condensateurs en détail dans l'article précédent.
Différents types de condensateurs ont différentes gammes ESR. Par exemple, les condensateurs électrolytiques ont en général des ESR plus élevés que les condensateurs céramiques. Pour de nombreuses applications, il devient important de mesurer la résistance interne des condensateurs. Et aujourd'hui, dans cet article, nous allons construire un compteur ESR et apprendre à mesurer l'ESR d'un condensateur à l'aide de 555 Timer IC et transistors.
Mesure ESR du condensateur
Au départ, la mesure ESR peut sembler une tâche facile.
La résistance peut être facilement déterminée en appliquant un courant constant et en mesurant la chute de tension à travers l'appareil testé.
Et si nous appliquons un courant constant à un condensateur? La tension monte linéairement et se stabilise à une valeur déterminée par la tension d'alimentation, ce qui (pour nos besoins) est inutile.
À ce stade, il est temps de revenir à quelque chose que nous avons appris à l'école: «Les condensateurs bloquent le courant continu et passent le courant alternatif»
Après avoir tiré quelques conclusions simplificatrices, nous comprenons que les condensateurs sont essentiellement un court-circuit à hautes fréquences et que la partie capacitive est `` court-circuitée '' du circuit et que toute la tension est chutée à travers la résistance interne.
L'avantage de cette méthode est que nous n'avons même pas besoin de connaître le courant si nous connaissons la résistance interne de la source de signal utilisée, car maintenant l'ESR et la résistance interne (de la source) forment un diviseur de tension, le rapport de résistances est le rapport des chutes de tension, et en connaissant trois, nous pouvons facilement déterminer l'autre.
Un oscilloscope est utilisé pour mesurer les formes d'onde à l'entrée et au condensateur.
Liste des pieces
Pour l'oscillateur:
1. 555 timer - le CMOS et le bipolaire fonctionneront bien, mais le CMOS est recommandé pour les hautes fréquences
2. potentiomètre 100K - utilisé pour le réglage de fréquence
3. Condensateur 1nF - synchronisation
4. Condensateur céramique 10uF - découplage
L'étape de puissance:
1. Transistor bipolaire BC548 NPN
2. Transistor bipolaire BC558 PNP
Une note rapide sur le choix des transistors - tout petit transistor de signal avec un gain élevé (300 et plus) et un courant un peu élevé (50mA +) fonctionnera bien.
3. résistance de base 560Ω
4. Résistance de sortie 47Ω - cela peut être n'importe quoi de 10Ω à 100Ω.
Schéma
Vous trouverez ci-dessous le schéma de circuit de ce circuit de testeur de condensateur ESR -
Ce circuit de compteur ESR peut être divisé en deux sections, la minuterie 555 et l'étage de sortie.
1. L'oscillateur 555:
Le circuit 555 est un multivibrateur astable conventionnel qui émet une onde carrée avec une fréquence de quelques centaines de kilohertz. À cette fréquence, presque tous les condensateurs agissent comme un court-circuit. Le potentiomètre 100K permet un réglage de fréquence pour obtenir la tension la plus basse possible à travers le capuchon.
2. L'étape de puissance:
Il s'agit d'une solution de contournement à un autre problème. Nous pourrions connecter directement le condensateur à la sortie de la minuterie 555, mais nous aurions alors besoin de connaître l'impédance de sortie avec précision.
Pour éliminer cela, un étage de sortie push-pull avec une résistance série est utilisé. La résistance fournit l'impédance de sortie.
Voici à quoi ressemble le matériel complet de ce circuit de mesure ESR:
Calcul de l'ESR du condensateur
À partir de l'équation du diviseur de tension, nous dérivons la formule suivante:
ESR = (V CAP • R OUTPUT) / (V OUTPUT - V CAP)
Où ESR est la résistance interne du condensateur, V CAP est le signal aux bornes du condensateur (mesuré au nœud CAP +), R OUTPUT est la résistance de sortie de l'étage de puissance (ici, 47 Ohms) et V OUTPUT est la tension du signal de sortie comme mesurée au point A du circuit.
Lors de l'utilisation de ce circuit, il est recommandé de régler la sonde de l'oscilloscope sur 1X pour augmenter la sensibilité et diminuer la bande passante pour éliminer une partie du bruit afin d'effectuer une mesure précise.
Tout d'abord, la tension de crête à crête est mesurée au point A, avant l'impédance et notée. Ensuite, le condensateur est attaché. Zoomez jusqu'à ce que vous voyiez une onde carrée. Twiddle le pot jusqu'à ce que la forme d'onde ne devienne pas plus petite.
Selon le type de condensateur, la tension crête à crête de la forme d'onde résultante doit être de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de millivolts.
Exemple: mesure de l'ESR pour un condensateur électrolytique de 100 uf
Voici la forme d'onde de sortie brute de l'étage de puissance:
Et voici la tension au condensateur. Notez tout le bruit superposé au signal - soyez prudent avec la mesure.
En branchant les valeurs dans la formule, nous obtenons un ESR de 198 mΩ.
L'ESR du condensateur est un paramètre important lors de la conception de circuits de puissance et ici, nous avons construit un appareil de mesure ESR simple basé sur la minuterie 555.