Как измерить ESR конденсатора при помощи FNIRSI DSO-TC2
Необходимо заметить, что данный пост — это моё мнение, основанное на теоретических выкладках, проверить которые на практике я пока не удосужился.
ESR — Equivalent Series Resistance — один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока. Для исправных конденсаторов этот параметр крайне мал. От единиц Ом до Миллиом. Для электролитических кондёров этот параметр со временем деградирует, что связано с подсыханием электролита.
Многие обзорщики отметили, что красивенький прибор от Fnirsi — DSO-TC2 не умеет измерять данный параметр, что вызвало сильное разочарование в этом, в общем-то, неплохом приборе начального уровня.
Заниматься его обзором я тут не буду, в инете очень много уже снято и, надеюсь, в ютубе никого не забанили. Отмечу лишь, что данный прибор содержит простенький осциллограф и встроенный генератор меандра.
Данный прибор будет полезен любителям-разработчикам и ремонтникам блоков питания небольшой мощности, трактов передачи звуковой частоты и всевозможным ардуинщикам.
Мои мысли основаны на переводной статье на радиопроге: https://radioprog.ru/post/757 авторства Farzin AsadiиNurettin Abut (оригинал на https://www.electronicdesign.com/ мной не найден).
Итак, что будет, если соединить встроенные генератор меандра и осциллограф? — Последний покажет сигнал первого. А самое важное для нашей задачи — он покажет амплитуду данного сигнала в вольтах. Зачем нам это? — Воткнуть конденсатор между щупами. Что произойдет? — Амплитуда сигнала снизится обратно пропорционально сопротивлению конденсатора! Обратно пропорционально тому самому ESR.
Как узнать значение ESR? Провести поверку на резисторах заранее известного сопротивления.
Есть вероятность, что измерение будет неудачным, если внутреннее сопротивление выходного каскада генератора сигнала достаточно высоко. Могу предположить, что разработчик использовал на выходе MOSFET с очень низким сопротивлением. Но это требует проверки.
Почему я не проверил все эти выкладки сам? — Пока нет такой возможности. Я остался без единой деталюшки в результате релокации. А приборчик заказал уже в новую локацию (очень уж мне дизайн приглянулся, плюс, была скидка…). Несомненно, я потом проверю, но лапки сильно чешутся — поделиться своим мнением с сообществом.
P.S. Пока статья проходила модерацию кое-что проверил, а именно — ток короткого замыкания щупов и сопротивление прибора (мультиметра) при этой операции (на частоте 1kHz).
До замыкания через мультиметр мы имели Vpp = 5.16V, после — 0.15V, при токе 38 мА. Делим напряжение на ток 0.15/0.038 — получаем 3.947Ω — сопротивление мультиметра в режиме амперметра (и проводов, которыми я в дальнейшем пренебрегаю, т.к. короткое замыкание только на провода просаживает сигнал в ноль, значит их сопротивление настолько мало, что не может быть измерено подобным образом).
Теперь можно подсчитать сопротивление «источника питания» — генератора меандра. Ток мы знаем, падение напряжение на нагрузке 0.15V, остаток — падение на «источнике питания» — 5.16 — 0.15 = 5.01V. По закону Ома делим напряжение на ток — 5.01/0.038 — получаем 131.8Ω.
P.S. S. Уже после модерации раздобыл из старого дохлого устройства электролитический конденсатор на 470μF 6.3V Teapo SC серии, который в даташите помечен, как Low ESR. Прибор показывает, что кондёрчик аж на 510μF, но будем считать это погрешностью прибора и разбросом параметров самого конденсатора (по даташиту у него Capacitance Tolerance — ±20%). Ещё прибор показывает Vloss = 2.2%, что для старенького кондёра — предел мечтаний — можно сказать, что он «как новый».
Замыкаем генератор меандра на кондёр и измеряем падение напряжения — Vpp = 0.13V. Это меньше, чем при замыкании на мультиметр, значит и сопротивление (ESR) кондёра меньше, что уже хорошо. Но на Low ESR оно как-то не тянет. В даташите способ определения ожидаемого ESR достаточно запутанный и у меня вышло, что на частоте 1kHz он должен быть 0.07Ω, что сомнительно, но ладно.
Считаем, какой же реально вышел ESR. Напряжение, падающие на источнике тока: 5.16 — 0.13 = 5.03V, сопротивление его мы уже знаем — 131.8Ω (предполагаем, что оно не изменилось), значит, ток в цепи (по закону Ома): 0.0381517A. Ток во всей цепи одинаковый, значит, ESR конденсатора — 0.13V / 0.0381517A = 3.4Ω. Что для такого кондёрчика — уже на пределе допустимого, а скорее даже за пределами — подсох он чуток.
Чтобы не городить каждый раз расчёты достаточно сделать табличку с граничными значениями для отбора конденсаторов по критерию годен-негоден сразу по Vpp осциллографа.
Вот такое получилось у меня «мнение».
наш герой
