关于电解电容容量测试

呜呼哀哉

关于电解电容容量测试 [复制链接]

 

       各位坛友，最近做了块测试电容容量的板子，是采用恒流充电，电压变化量给定，通过时间来计算电容量。现在有一个问题，电解电容 采用电桥测试，采用6位半的万用表测试，同一个电容测试的结果相差很多，47uF的电容，电桥测出来 45uF，万用表测出来46uF,不知道相信 哪个准了。

    现在咨询下大家：

    1.电解电容容量测试有什么 标准吗 ？

    2.通过V=Q/C=I*t/C这个公式为 思路 进行恒流充电有什么问题？

    3.假定六位半的表测试结果正确 ，校正板子，量程范围0-20uF时，给 了 个 4.5uF和 90.23uF标准值校正，中间 的 47uF测试出来只有 45uF,在万用表上，这个值是46uF.感觉不是线性的，大家帮忙估计下问题 出在 哪块。

 

chunyang

不同方法测试的结果不同，测量仪器的精度也各不相同，加上元件本身存在制造离散性，还有温度的影响，45uF和46uF的测量值都可以认为没问题，电解电容有5%-10%的误差很正常。

chunyang

用电量结合电压的办法测试没问题，但你的系统依然有精度限制，且未必好控制。电量法一般都是用于测试很大容量的电容，数微法至百微法量级的容量相对还太小，不如使用电桥法。

gmchen

可能还存在一个问题：电解电容的Q值一般不高，用电桥测量的时候，选择CS还是CP即串联等效还是并联等效得到的数值也是有差别的，用电量测试则无法区分电容与ESR的作用，所以得到不同的结果不意外。

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2021-6-12 21:46 可能还存在一个问题：电解电容的Q值一般不高，用电桥测量的时候，选择CS还是CP即串联等效还是并联等效得到 ...

最奇怪的地方在与，薄膜电容（CBB），手头有0.1uF-4.7uF的，电桥，万用表，和自己做的板子，测试结果基本相等（小数点后1位），到铝电解就是有问题，用来判断电容量的 时间采样也是很准的 ，最关键的就出在 为什么软件修正系数后 ，两头容值基本准确，中间又不行了。不知道哪个地方产生的非线性。

qwqwqw2088

电桥测试电解电容是选择的有频率，是在一定频率下测试的

在电桥上测47uF的电，一般选择用100HZ，主要电桥是交流测量，

楼主用的六位半的万用表的话，应该也是交流小信号测试，但是单一频率，是不像电桥那样可以选择频率。

以前的指针式万用表纯粹是直流测量

qwqwqw2088

CBB电容，这种无极性电容一般用什么测试误差都相差不大
选用的时候，采购时要看标识的运许偏差，F级最高正负1%，如果是M级误差也是比较大20%

gmchen

呜呼哀哉 发表于 2021-6-13 09:16 最奇怪的地方在与，薄膜电容（CBB），手头有0.1uF-4.7uF的，电桥，万用表，和自己做的板子，测试结果基本 ...

这个结果也证实了ESR在用电量法测试电解电容中的影响不可忽略。CBB电容具有很高的Q值，所以ESR的影响基本可以忽略。

cruelfox

电解电容——这是个电容器，不能当作电路中的理想元件看待。用什么电容器要结合用途来定，不是只看电容值。电解电容不作为精确定时用的，追求容量准确值可能方向就错了。

1. 电解电容的厂家应当有一套容量测试方法。但这不意味着同一只电容器，生产出来以后，每次用这个方法测，测出来的数值都不变。

2. 公式没问题，但是电容器非理想。比如，有漏电电流；充电时电压升高，可能容量也在随着变；还可能随着充放电次数、温度，容量发生变化。

3. 万用表测电容的方法和电桥不一样的。测结果不一样，只说明被测的不是一个单纯的“电容”。

gmchen

通过V=Q/C=I*t/C这个公式为 思路 进行恒流充电有什么问题？

电解电容具有较低的Q值，或者直观地可以看到电解电容有较大的漏电流，且这个漏电流还与加在电容两端的直流电压有关，估计这就是用上述公式直接计算电容量的误差原因。

提一个思路供楼主参考：为了降低漏电流的影响，将上式改为差分形式：delta V=(I/C)*delta t，即设置两个稍高一些电压阈值，避开电压较低或者电压为0的那一点，然后用差分格式计算容量。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-6-13 09:16 最奇怪的地方在与，薄膜电容（CBB），手头有0.1uF-4.7uF的，电桥，万用表，和自己做的板子，测试结果基本 ...

除真空介质电容外，各种电容都有非线性。空气、聚苯乙烯……电容的非线性很小，几乎测量不出来。铁电陶瓷为介质的电容器，非线性比较强。电解电容的非线性则比前面几种电容都强。电解电容不允许施加反向电压，这一点已说明其非线性。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-6-13 09:16 最奇怪的地方在与，薄膜电容（CBB），手头有0.1uF-4.7uF的，电桥，万用表，和自己做的板子，测试结果基本 ...

用电桥测量和用万用表测量，频率是不一样的。电解电容具有较大的分布电感(ESL)，该电感在不同频率下感抗当然不一样，而感抗将抵消部分容抗。所以不同频率下测量出的电容量不一样一点也不奇怪。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-6-13 09:16 最奇怪的地方在与，薄膜电容（CBB），手头有0.1uF-4.7uF的，电桥，万用表，和自己做的板子，测试结果基本 ...

电解电容的非线性，主要表现在微分电容(ΔQ/ΔU，电荷量的变化和电压变化都要很小)随直流偏置(测量电解电容的电容量时施加的直流电压)而变化。也就是说，施加直流电压不同，测量出微分电容的数值也不同。

呜呼哀哉

上面几位提的风险 点，有部分考虑过。

1.当时担心 电容的 漏电流，实际恒流选择 为1mA,10mA，100mA三档，电解的漏电流应该在微安级别，影响不大 。

2.直接 根据公式计算的话 ，如果测试V的变化，实际容值 与V为1/x的关系，非线性。采用的是固定 V，测试时间，V的变换范围为0.5V-1.5V，即放电放到0.5V以下，达到0.5V开始计时，达到1.5V停止计时，按计时长计算容值。

3.采用恒流充电测试的方案，当时就是考虑了电容内阻不确定，所以选择恒流充电。想的 是假设电容电压为0.5V时，包涵两部分，实际电容电压+ESR*I，充到1.5V时同样，但是恒流，ESR*I值未变，测试值差1V，实际电压值差同样为1V，这样会抵消ESR影响。ESR不会因为电容电平变化吧，我的范围只有0.5V-1V。

4.还是得问下各位，电解电容测试有标准规范吗 ？

电子唐

测量之前一定要放电

qwqwqw2088

呜呼哀哉 发表于 2021-6-13 13:00 上面几位提的风险 点，有部分考虑过。 1.当时担心 电容的 漏电流，实际恒流选择 为1mA,10mA，100mA三档 ...

国标可以参考一下

SJ 50603.3-1995 CDK29A型有可靠性指标的固定铝电解电容器详细规范

 

另外，提供一个日本尼吉康电容有关电解电容的资料，里面有些参数说明，还是比较权威的

尼吉康铝电解电容器的概况.pdf (8.77 MB, 下载次数: 8)

2021-6-14 10:33 上传

点击文件名下载附件

呜呼哀哉

qwqwqw2088 发表于 2021-6-14 10:34 国标可以参考一下 SJ 50603.3-1995 CDK29A型有可靠性指标的固定铝电解电容器详细规范   另 ...

感谢版主。昨晚和嵌入式工程师调了好久，当时想的恒流充电方式，可以抵消电容内阻，这个在实践上验证根本就不行，我先看看文件。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-6-14 18:05 感谢版主。昨晚和嵌入式工程师调了好久，当时想的恒流充电方式，可以抵消电容内阻，这个在实践上验证根本 ...

各种电容器，真空和空气介质除外，都有一种比较奇怪的特性。

我曾将一个4uF2kV的油浸纸介电容器充电到1kV。撤掉充电电源后，将此电容放置了一夜。第二天早上，先用一个数百欧电阻并联在电容两端将其放电，然后用一根导线将电容两端短路数秒使其彻底放电。放电后，用电压表测量电容两端电压，读数为零。但半小时后再用电压表测量，电压表读数有十几伏特。然后用导线再次将电容短路一下，电压表测量读数为零。再过半小时左右，用电压表测量，仍有几伏特。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-6-14 18:05 感谢版主。昨晚和嵌入式工程师调了好久，当时想的恒流充电方式，可以抵消电容内阻，这个在实践上验证根本 ...

这就好像充到电容器里面的电荷被绝缘介质吸收掉了一部分。将电容器两端短路，电容器两端电压为零，好像只是电极上的电荷被放掉了，而绝缘介质吸收的电荷，需要过一段时间才能够慢慢释放出来。

不同介质的电容器，这种 “吸收” 的程度也不同。后来我用47uF450V电解电容做过类似的实验，即先将电容充电到某一电压，撤掉充电电源，静置一段时间，短路电容，过一段时间再测量电容两端电压，好像电解电容这种 “吸收” 比纸介电容更强烈。

这种充电放电 “滞后” 现像，显然会对恒流充电测量电容两端电压决定电容量的测量方法带来误差。

呜呼哀哉

maychang 发表于 2021-6-15 09:18 各种电容器，真空和空气介质除外，都有一种比较奇怪的特性。 我曾将一个4uF2kV的油浸纸介电容器充电到 ...

这个是电容的DA还是 DV特性，想不起来了，以前看到过，这个地方倒是不影响