Что такое ESR и почему это важно
ESR (Equivalent Series Resistance) — эквивалентное последовательное сопротивление электролитического конденсатора. Это паразитный параметр, который появляется из-за ухудшения внутренних соединений или высыхания электролита.
Даже при небольшой утечке ESR (всего 1–5 Ом) может нарушиться работа всей схемы — особенно в импульсных блоках питания и стабилизаторах. Из-за этого крайне важно иметь под рукой простой способ диагностики.
Загляните на мой Телеграмм КАНАЛ Азбука РадиоСхем
Суть метода
Измерение ESR — это не измерение емкости. Это определение сопротивления на высокой частоте, через которое конденсатор «пропускает» переменный ток. Чем ниже ESR — тем исправнее конденсатор. Простой способ реализовать это — омметр, работающий на частоте около 100 кГц.
Простая схема зарядного устройства для Li-Ion аккумуляторов на NE555
Принцип работы прибора
В основе устройства:
- Генератор прямоугольных импульсов на частоте около 100 кГц (на 74HC00), (аналог КР1533ЛА3)
- Повышающий трансформатор, который подаёт переменное напряжение на проверяемый конденсатор,
- Микроамперметр, показывающий уровень ESR по отклонению стрелки.
Устройство представляет собой омметр переменного тока, работающий на частоте около 100 кГц. Известно, что емкостное сопротивление (Xc) обратно пропорционально частоте и ёмкости:
iniКопироватьРедактироватьXc = 1 / (2πfC)
Для частоты 100 кГц и ёмкости 10 мкФ Xc составляет всего 0,16 Ом. То есть исправный конденсатор шунтирует ток практически полностью. А если у конденсатора ESR увеличено — это отражается на показаниях прибора.
Электрическая схема измерителя ESR
Рис. 1. Схема простейшего измерителя ESR на микросхеме 74HC00
Обозначения:
- DD1 (74HC00) — генератор и буферный усилитель на элементах логики 2И-НЕ.
- R1 и C1 — задают частоту генерации (~100 кГц).
- С2, R2 — формируют импульсы для трансформатора.
- T1 — маломощный трансформатор, например, от старого модема или зарядки.
- VD1 — выпрямляющий диод (например, 1N4148).
- С3 — фильтрующий конденсатор.
- PA1 — микроамперметр на ток до 500 мкА.
ANENG GN702 Цифровой LCR SMD ESR Тестер Интеллектуальный пинцет Емкость Сопротивление Индуктивность
Работа схемы
- На элементах D1.1 и D1.2 собран генератор прямоугольных импульсов (~100 кГц).
- Импульсы усиливаются элементами D1.3 и D1.4, подаются на трансформатор T1.
- Во вторичной обмотке импульсы выпрямляются диодом VD1, сглаживаются конденсатором C3, и отклоняют стрелку прибора PA1.
- В норме стрелка уходит к нулю — ESR минимален.
- Чем выше ESR — тем меньше ток через Cx и больше — через обмотку II трансформатора, стрелка приближается к «∞».
Важно! Благодаря низкому напряжению на щупах (до 0,1 В) прибор безопасен для полупроводников и позволяет измерять ESR без выпаивания конденсатора из схемы.
Умная защита от перенапряжения на TL431 и IRFZ44
Детали
Трансформатор Т1 наматывают на ферритовом кольце с внешним диаметром 10... 15 мм и магнитной проницаемостью 600...2000 (значения не критичны). Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4...0,5 мм, вторичная -200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 ...0,15 мм.
Настройка и Калибровка прибора
- Подберите резистор R2 так, чтобы стрелка прибора без нагрузки (Cx отключён) отклонялась на максимум.
- Вместо шкалы ESR можно просто отметить характерные положения стрелки при подключении эталонных резисторов: 1 Ом, 3 Ом, 5 Ом и т.д.
Выводы
Собрать такой ESR-метр под силу даже начинающему радиолюбителю. Минимум компонентов, доступная логика работы и высокая практическая ценность делают этот проект отличным дополнением к любой домашней лаборатории.