커패시터는 전원 공급 장치가 고장 나거나 최적의 성능을 발휘하지 못하는 지점에 도달 할 때까지 괜찮아 보입니다. 문제가 노이즈 인 경우 간단한 해결 방법이 있습니다. 커패시터 만 추가하면됩니다. 그러나 그것은 그것을 해결하지 않습니다. 무엇이 잘못 되었을까요?
문제는 커패시터 (대부분)가 '이상적인'장치이지만 실제로는 그렇지 않다는 순진한 가정에서 발생합니다. 이러한 원치 않는 효과는 내부 저항 또는 ESR (Equivalent Series Resistance) 이라고하는 것 때문입니다. 커패시터는 구성에 사용되는 재료로 인해 내부 저항이 유한합니다. 이전 기사에서 커패시터의 ESR 및 ESL에 대해 자세히 설명했습니다.
커패시터 유형에 따라 ESR 범위가 다릅니다. 예를 들어, 일반적으로 전해 커패시터는 세라믹 커패시터보다 ESR이 더 높습니다. 많은 응용 분야에서 커패시터의 내부 저항을 측정하는 것이 중요해집니다. 오늘이 기사에서는 ESR 미터 를 구축하고 555 타이머 IC 및 트랜지스터를 사용하여 커패시터의 ESR 을 측정하는 방법에 대해 알아 봅니다.
커패시터 ESR 측정
처음에는 ESR 측정 이 쉬운 작업처럼 보일 수 있습니다.
저항은 정전류를 적용하고 테스트중인 장치의 전압 강하를 측정하여 쉽게 결정할 수 있습니다.
커패시터에 정전류를 가하면 어떨까요? 전압은 선형 적으로 상승하고 공급 전압에 의해 결정된 값으로 안정됩니다.
이 시점에서 우리가 학교에서 배운 " 커패시터는 DC를 차단하고 AC를 통과 "로 돌아 가야합니다.
몇 가지 간단한 결론을 내린 후 커패시터는 기본적으로 고주파수에서 단락 회로 이고 용량 성 부분은 회로 에서 '단락'되고 모든 전압이 내부 저항을 통해 떨어집니다.
이 방법의 장점은 사용중인 신호 소스 의 내부 저항 을 알면 전류를 알 필요조차 없다는 것 입니다. 저항은 전압 강하의 비율이며 세 가지를 알면 다른 하나를 쉽게 결정할 수 있습니다.
오실로스코프는 입력 및 커패시터에서 파형을 측정하는 데 사용됩니다.
부품 목록
오실레이터의 경우:
1. 555 타이머 – CMOS와 바이폴라 모두 잘 작동하지만 고주파에는 CMOS가 권장됩니다.
2. 100K 전위차계 – 주파수 튜닝에 사용
3. 1nF 커패시터 – 타이밍
4. 10uF 세라믹 커패시터-디커플링
파워 스테이지:
1. BC548 NPN 바이폴라 트랜지스터
2. BC558 PNP 바이폴라 트랜지스터
트랜지스터 선택에 대한 빠른 참고 사항-높은 이득 (300 이상)과 다소 큰 전류 (50mA +)를 가진 작은 신호 트랜지스터는 잘 작동합니다.
3. 560Ω 기본 저항기
4. 47Ω 출력 저항 – 이것은 10Ω에서 100Ω까지 가능합니다.
회로도
아래는이 ESR 커패시터 테스터 회로의 회로도입니다.
이 ESR 미터 회로 는 555 타이머와 출력 단계의 두 섹션으로 나눌 수 있습니다.
1. 555 발진기:
555 회로는 수백 킬로 헤르츠의 주파수로 구형파를 출력하는 기존의 불안정한 멀티 바이브레이터입니다. 이 주파수에서 거의 모든 커패시터가 단락처럼 작동합니다. 100K 포트를 사용하면 주파수 튜닝이 캡 전체에서 가능한 가장 낮은 전압을 얻을 수 있습니다.
2. 파워 스테이지:
이것은 다른 문제에 대한 해결 방법입니다. 커패시터를 555 타이머의 출력에 직접 연결할 수 있지만 출력 임피던스를 정확하게 알아야합니다.
이를 제거하기 위해 직렬 저항이있는 푸시 풀 출력단이 사용됩니다. 저항은 출력 임피던스를 제공합니다.
이 ESR 미터 회로 의 전체 하드웨어는 다음 과 같습니다.
커패시터의 ESR 계산
전압 분배기 방정식에서 다음 공식을 도출합니다.
ESR = (V CAP • R 출력) / (V 출력 – V CAP)
ESR은 커패시터의 내부 저항이고, V CAP 는 커패시터 양단의 신호 (노드 CAP +에서 측정)이고, R OUTPUT 은 파워 스테이지 (여기서는 47 Ohms)의 출력 저항이고 V OUTPUT 은 다음과 같은 출력 신호 전압입니다. 회로의 A 지점에서 측정되었습니다.
이 회로를 사용하는 동안 정확한 측정을 위해 스코프 프로브를 1X로 설정하여 감도를 높이고 대역폭을 줄여 노이즈를 제거하는 것이 좋습니다.
먼저, 임피던스보다 앞서 A 지점에서 피크 대 피크 전압을 측정하고 기록합니다. 그런 다음 커패시터가 부착됩니다. 구형파가 보일 때까지 확대합니다. 파형이 더 작아지지 않을 때까지 냄비를 돌리십시오.
커패시터 유형에 따라 결과 파형의 피크 대 피크 전압은 수십 또는 수백 밀리 볼트 정도 여야합니다.
예: 100uf 전해 커패시터의 ESR 측정
다음은 파워 스테이지의 원시 출력 파형입니다.
그리고 여기에 커패시터의 전압이 있습니다. 신호에 중첩 된 모든 노이즈를 확인하고 측정에주의하십시오.
값을 공식에 대입하면 198mΩ의 ESR을 얻습니다.
커패시터의 ESR은 전력 회로를 설계 할 때 중요한 매개 변수이며 여기 에서는 555 타이머를 기반으로 하는 간단한 ESR 측정 장치를 구축했습니다.