Messung großer Kondensatoren (LCR-Meter bezogen)

Sehr große Elektrolytkondensatoren werden im Allgemeinen bei relativ niedrigen Frequenzen (unter 1 kHz) verwendet, um schwankende Gleichspannungen wie in Netzteilen zu glätten. Bei 100 kHz beträgt die Impedanz eines 8200-uF-Kondensators weniger als 1 Milliohm. Es ist sehr schwierig, dies genau zu messen, wenn man den Drahtwiderstand und die Wirkung der parasitären Kapazität und Induktivität berücksichtigt, die der Konstruktion des Kondensators inhärent sind und bei 100 kHz erhebliche Impedanzen haben. Aus diesem Grund wird die Kapazität von Elektrolytkondensatoren normalerweise entweder mit 60 Hz, 120 Hz oder 1000 Hz angegeben. Aus diesem Grund werden Elektrolytkondensatoren, die als Bypass auf Hochgeschwindigkeits-ICs verwendet werden, fast immer parallel zu einem viel kleineren Kondensator geschaltet, der bei hohen Frequenzen effektiver ist.

Generell gilt: Je größer die Kapazität, desto stärker nimmt sie mit steigender Frequenz ab.

Dies gilt aber nur für Kondensatoren mit grundsätzlich gleicher chemischer und mechanischer Ausführung. Die Kontaktierung des Gehäuses hat erheblichen Einfluss auf die parasitäre Induktivität des Kondensators, die die Hauptursache für den Verlust des kapazitiven Verhaltens bei höheren Frequenzen ist. Aber auch die Chemie schränkt die Nützlichkeit eines Kondensators ein. Wenn sich die Elektronen nicht schnell genug bewegen können, wird der Kondensator bei höheren Frequenzen schlecht.

Dies ist nicht auf Elektrolytkondensatoren beschränkt, auch mehrschichtige Keramikkondensatoren zeigen dieses Verhalten, weshalb sie hauptsächlich als Puffer und nicht als Filter verwendet werden. Wenn sie mit einem LCR-Messgerät gemessen werden, zeigen sie selbst bei nur 20 Hz schreckliche Ergebnisse, weshalb die Hersteller normalerweise verlangen, dass sie mit der von Multimetern verwendeten Delta-Charge-Methode gemessen werden.

Einige LCR-Meter haben eine Frequenz-Sweep-Funktion, die die Kapazität über der Frequenz anzeigen kann. Ich habe einige Kondensatoren gemessen, alle 1 mF bei 16 V: Panasonic FR-A, EB-A und FR-A Low ESR, alle neu und unbenutzt, ein alter Jamicom 016C2-Kondensator nach einigen Jahren Gebrauch und ein weiterer Jamicom, der fast entlüftet war , in dieser Reihenfolge in das folgende Bild kompiliert (und wenn ich mir die Ergebnisse ansehe, denke ich, dass ich mit dem Lieferanten des EB-A ein paar Worte finden werde):

(1kHz/div, ~105µF/div)

Wie Sie sehen können, beginnen alle Kondensatoren mit Ausnahme des letzten, kaputten Kondensators mit ähnlichen Werten, was ungefähr dem entspricht, was ein Multimeter anzeigen würde, aber dann weichen sie stark voneinander ab. Zum Vergleich: Ein Hochimpuls-Folienkondensator würde eine fast horizontale Linie zeigen. Diese sind jedoch VIEL größer (und teurer) als elektrolytische.

Haftungsausschluss: Ich arbeite bei Sourcetronic und diese Sweeps wurden mit einem unserer LCR-Messgerätemodelle durchgeführt.

Ich möchte selbst antworten.
Das LCR-Messgerät zeigt mit zunehmender Testfrequenz eine niedrigere Kapazität an. Bei kleinen Kappen (wie unter 470 uF) können Sie sogar bei einem Frequenztest von 100 kHz eine Messung erhalten. Aber wenn der Kondensator groß genug ist (ich nehme an, mehr als 2 mF), kann das LCR-Messgerät bei hohen Frequenzen nicht viel davon lesen, also müssen Sie grundsätzlich mit 100-120 Hz testen. Das hat wahrscheinlich mit der Ladezeit zu tun und wie LCR die Kapazität berechnet, aber ich nehme an, das ist ein großes technisches Thema der LCR-Messschaltung und ich werde nicht erraten, wie es das macht.
Wenn Sie also das gleiche Problem haben - senken Sie Ihre Testfrequenz so niedrig wie möglich, beachten Sie, dass bei den meisten Messgeräten 1 kHz voreingestellt ist, gehen Sie zu den Einstellungen und ändern Sie sie. Wie auch immer, Sie würden es wahrscheinlich in einem Gleichstromkreis oder einem 50-Hz-Kreis verwenden, also sollten Sie sich nicht wirklich darum kümmern, was bei 100 kHz mit diesem Ding passiert.

Kapazitätsverlust Dies ist aus zwei Gründen möglich. a) Dieser Elektrolytkondensator blieb mehrere Jahre unbenutzt. Dies kann sich erholen, wenn es 10 bis 20 Minuten lang mit der maximal angegebenen Spannung betrieben wird. b) Dieser Elektrolytkondensator wird aufgrund nahegelegener Wärmequellen innerlich trocken. Ein Soundverstärker, der stundenlang arbeitet, wird zu einem wahren Elko-Toaster. Solche Kondensatoren werden schwer beschädigt, obwohl sie äußerlich intakt aussehen. Handheld-LCR-Messgeräte sind kostengünstige Versionen von Benchtop-LCR, die mehrere tausend Euro wert sind. Handhelds haben aufgrund ihrer begrenzten Leiterplattenabmessungen einen begrenzten Messbereich.