[ШОПОПАЛО ]
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Модератор форума: kosoleg5, SATSPEC 
Форум » Все о ТВ » Ремонт БРЭА » Прибор для проверки ESR электролитических конденсаторов. (Измеритель ESR электролитических конденсаторов)
Прибор для проверки ESR электролитических конденсаторов.
SATSPECДата: Вторник, 30.11.2010, 16:50 | Сообщение # 1
Идол
Группа: Глав. Модератор
Сообщений: 7523
Награды: 1627
Статус: Offline
Прибор для проверки ESR электролитических конденсаторов. Измеритель ESR электролитических конденсаторов

Все мастера хорошо знают, как часто причиной неисправности является “высохший” электролитический конденсатор. В ряде случаев обычный измеритель емкости не помогает его выявить, поскольку проблема не в потере емкости, а в увеличении паразитного активного сопротивления конденсатора. Автор предлагает простой прибор, позволяющий без демонтажа конденсатора измерить этот параметр и найти “отказника”.

Область применения оксидных (электролитических) конденсаторов весьма обширна. С их влиянием на надежность и качество работы радиотехнических систем сталкиваются специалисты в различных областях электроники. Конденсаторы имеют множество показателей для определения их качества и назначения. Достаточно достоверными параметрами, позволяющими оценить их работоспособность и области применения, служат: емкость, рабочее напряжение, ток утечки и массогабаритные характеристики.

С течением времени выросли мощности и частоты, на которых применяются оксидные емкости. Частота современных импульсных преобразователей, к ним относятся и блоки питания, и системы разверток, составляет десятки кГц, мощность – десятки Вт. Это привело к росту токов, протекающих через конденсаторы, соответственно повысились требования к их параметрам. Вследствие нарушения технологии при массовом производстве качественные показатели конденсаторов не всегда соответствуют стандартам. Особенно это сказывается на значении такого параметра, как “эквивалентное последовательное сопротивление”, или ESR. Следует отметить, что эта проблема слабо освещена, по крайней мере, в доступной, популярной литературе.

Не претендуя на высокую достоверность и глубокий анализ при описании вопросов, попытаюсь все же объяснить суть проблемы читателю, не знакомому с причинами повышения ESR и характером связанных с этим неприятностей.

Физически оксидный конденсатор – это две алюминиевые ленточные обкладки, на одну из которых нанесен оксидный слой. В местах, определенных требованиями технологии, к металлическим лентам обкладок крепятся алюминиевые контакты. Затем к ним различными способами крепят выводы для распайки. Все это сворачивают в цилиндр и помещают в корпус. Через герметичный изолятор выводят контакты наружу.

Не будем забывать, что в конденсаторе протекают электрохимические процессы, разрушающие контакты в зоне соединения. В результате сопротивление в этом месте повышается до десятков Ом. Это эквивалентно включению последовательно с конденсатором резистора, что, естественно, влияет на характер зарядно-разрядных процессов. Кроме того, на этом резисторе рассеивается тепловая мощность, вызывающая разогрев конденсатора и активизацию электрохимических процессов в зоне контактов.

Наиболее знакомо мастерам проявление эффекта повышенного ESR в блоках питания телевизоров. По статистике в импульсных блоках питания конденсаторы выходят из строя с высокой вероятностью, что влечет за собой более серьезные последствия. По причине увеличения ESR печально известных конденсаторов емкостью 10 и 47 мкФ, в недорогих китайских телевизорах выходит из строя не только блок питания, но и блок разверток. Причем измерение емкости этих конденсаторов с использованием широко распространенных приборов приводит к положительным результатам: ESR до 5…15 Ом не влияет на точность измерения емкости, и конденсаторы диагностируются как исправные.

Для измерения ESR применимы, в частности, мостовые измерители сопротивления по переменному току. Для исключения влияния емкости на общее сопротивление измеряемой цепи частота питания моста должна находится в диапазоне 40…80 кГц. На этой частоте прибор определит активное сопротивление в области контакта с обкладками, так как реактивное сопротивление емкости на этих частотах имеет практически нулевое значение. Разумеется, использование моста – “академический” способ, он занимает время и требует демонтажа конденсатора. За рубежом продаются измерители ESR, позволяющие проверить исправность оксидных конденсаторов непосредственно в схеме, что значительно сокращает время на ремонт и упрощает поиск типовых неисправностей. Стоимость таких приборов относительно высока: $150…300, не все они достаточно компактны и удобны в работе. Недорогие модели часто выходят из строя при попытке проверить неразряженный конденсатор.

Предлагаемый прибор – это одна из разновидностей омметра, работающего на переменном токе. Относительно высокая частота измерительного сигнала позволяет измерять ESR независимо от емкости конденсаторов, а малое значение его амплитуды позволяет проверять конденсаторы без демонтажа, поскольку p-n-переходы на основе кремния при напряжениях ниже 400 мВ не открываются. Принципиальная схема прибора приведена на рисунке. На D1.1, D1.2 собран генератор импульсов с частотой 60…65 кГц, на D1.3 – промежуточный усилитель, на остальных трех элементах той же микросхемы – усилитель мощности. Сигнал с его выхода поступает на делитель C3, R3, снижающий напряжение до уровня 200…300 мВ. Для повышения чувствительности измерительного прибора перед детектором включен повышающий трансформатор с соотношением витков 3:1. Трансформатор не только позволяет простым способом облегчить детектирование сигналов малой амплитуды и повысить линейность шкалы измерителя, но и обеспечивает надежную защиту стрелочного прибора при подключении к заряженному конденсатору.

Особых требований к деталям нет. В схеме использована микросхема CD74HCT04E, содержащая 6 инверторов. Защитные диоды – VD1 и VD2 типа 1N4001, но можно применить любые другие с рабочим током не ниже 1 А. Конденсатор С4 с рабочим напряжением не менее 250 В обеспечивает гальваническую развязку при наличии напряжения на измеряемом конденсаторе. Детекторный диод VD3 германиевый, типа Д9. Измерительный прибор любого типа, с током отклонения 50 мкА. Трансформатор наматывается на ферритовом кольце с наружным диаметром 12…20 мм и проницаемостью 2000. Обмотка I содержит 50 витков проводом 0,35…0,5 мм, обмотка II – 150 витков проводом 0,09…0,12 мм.

После сборки прибора надо подбором R2 добиться формы импульсов, близкой к меандру. Затем, замкнув выводы ESRХ и зафиксировав в среднем положении потенциометр R4, подбором резистора R3 установить стрелку измерительного прибора в крайнее правое положение.

Для калибровки прибора к выводам ESRX подключают наборы резисторов сопротивлением 1, 2, 5, 10, 20 Ом и отмечают положение стрелки на шкале. Перед измерением ESR надо замкнуть выводы щупов и резистором R4 установить стрелку в положение “0 Ом”. После этого прибор готов к работе.

При проверке конденсаторов емкостью ниже 4,7 мкФ и на напряжение выше 100 В прибор может показать повышенное, до 4…8 Ом, значение ESR – это является нормой для приборов такого типа.

Принципиальная схема прибора.

http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=32


Кто ясно мыслит - тот ясно излагает. В споре рождается истина. Не судите других, ибо сами судимы будете(Заповедь).
 
SATSPECДата: Вторник, 30.11.2010, 16:52 | Сообщение # 2
Идол
Группа: Глав. Модератор
Сообщений: 7523
Награды: 1627
Статус: Offline
Прибор для проверки ESR электролитических конденсаторов.

Мастера хорошо знают, как часто в отказе аппарата виноват «высохший» электролитический конденсатор. Познакомьтесь с несложным и недорогим прибором, позволяющим достаточно достоверно проверить качество конденсаторов без их демонтажа. Его можно изготовить самостоятельно из набора Мастер Кит NM8032.

Существует обширный класс неисправностей радиоэлектронной аппаратуры, связанный с отказами электролитических конденсаторов. Электролитические конденсаторы – это сложные электрохимические устройства, содержащие жидкий активный электролит, в них применяется точечная сварка и клепка химически несовместимых металлов. Изготовление электролитических конденсаторов требует строгого соблюдения технологической дисциплины, так как малейшее ее нарушение ведет к отказам компонентов. Причем коварство этих отказов заключается в том, что их часто невозможно обнаружить при входном контроле, они проявляются только через несколько месяцев, а то и лет эксплуатации радиоаппаратуры. Кроме того, многие отказы электролитических конденсаторов не являются внезапными - они проявляются очень постепенно, в течение длительного времени. А так как электролитические конденсаторы используются чаще всего как фильтры питания и переходные конденсаторы, то аппаратура не перестает работать полностью, а происходит постепенное ухудшение качества ее работы. Увеличивается количество помех на экране телевизора, усилители начинают все больше «фонить», звук в них постепенно теряет басы, а управляющие микроконтроллеры все чаще начинают «сходить с ума». Потребители обычно такие отказы даже не относят к поломкам, а считают это естественным результатом старения аппаратуры. Но даже когда отказ конденсатора привел к полной неработоспособности устройства, то замена отказавшего конденсатора не гарантирует качественного ремонта. Ведь велика вероятность того, что и другие конденсаторы в устройстве уже находятся на грани отказа, и это приведет к повторным ремонтам и нареканиям со стороны заказчика. По этой причине некоторые ремонтники предпочитают в ответственных случаях заменять на плате все электролитические конденсаторы в случае отказа одного из них. Способ, конечно надежный, но весьма трудоемкий и дорогостоящий. Имея же прибор для внутрисхемной диагностики электролитических конденсаторов, можно быстро проверить их все и заменить только низкокачественные.

Методы оценки качества электролитических конденсаторов.

Диагностика электролитических конденсаторов основывается на принципе: «сопротивление конденсатора должно быть бесконечно большим на постоянном токе и предельно малым на высокой частоте». Сопротивление конденсатора на постоянном токе легко проверить при помощи любого омметра постоянного тока, а для проверки сопротивления конденсаторов на высокой частоте существуют специальные приборы – измерители эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). К сожалению, в нашей стране такие приборы пока мало распространены. В журнале РЭТ была публикация на эту тему [1]. Имеется также ряд описаний импортных приборов и методик [2-5]. Одним из самых лучших считается прибор ESR & Low Ohms Meter K 7204, описанние которого можно найти на сайте. Этот прибор построен на базе микроконтроллера, имеет три автоматически переключаемых диапазона измерений (0-0,99 Ом; 0-9,9 Ом; 0-99 Ом), индикацию результатов на двухразрядном семисегментном индикаторе. К недостаткам прибора можно отнести достаточно высокую стоимость, а также применение цифровой индикации. Цифровая индикация, необходимая при точных измерениях, оказывается достаточно неудобной для быстрых качественных оценок. К тому же конструкция щупов прибора, несмотря на использование цифровой коррекции, не позволяет проводить правильные измерения очень малых сопротивлений. Это связано с тем, что прибор измеряет модуль комплексного сопротивления цепи между своими клеммами, но она состоит из суммы сопротивления щупов и сопротивления тестируемого конденсатора. Теоретически можно вычесть сопротивление щупов из суммарного сопротивления цепи и получить точное значение сопротивления конденсатора. Но на практике комплексное сопротивление щупов в процессе измерений меняется из-за нестабильности контакта в клеммах прибора, изменения индуктивности проводов при изменении их взаимного расположения и влияния на них окружающих предметов. Все это не позволяет правильно оценивать сверхмалые сопротивления.

При разработке тестера для ремонтников было решено сделать прибор, работающий на принципе тестирования конденсатора переменным током фиксированной величины. В этом случае переменное напряжение на конденсаторе прямо пропорционально модулю его комплексного сопротивления. Такой прибор реагирует не только на увеличенное внутреннее сопротивление, но и на потерю конденсатором емкости, что тоже полезно. В приборе использован аналоговый индикатор на 10 светодиодах с логарифмической шкалой. Шкала измерителя нелинейна: сжата в области больших и растянута в области малых сопротивлений. Такая шкала удобна для считывания показаний и обеспечивает наглядный отсчет в широком диапазоне измерений. Для дополнительного расширения диапазона измерений в прибор введен переключатель диапазонов.

Другая особенность прибора - это использование четырехпроводной схемы подключения измерительных щупов. При такой схеме к измеряемому конденсатору двумя проводами подводится сигнал от генератора, а двумя другими проводами к тому же конденсатору подключается измерительная цепь. Между собой эти две пары проводов соединяются только на конденсаторе. При такой схеме подключения сопротивление соединительных проводов не влияет на результаты измерений, что позволило надежно регистрировать сопротивления порядка 0,05 Ом. Основные технические характеристики прибора приведены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики прибора

Напряжение питания

Ток потребления, не более

Размеры печатной платы

Диапазон измеряемых сопротивлений

Вид индикации

Формат индикации

6 В (4 элемента ААА)

75 мА

63х63 мм

0,1…3 Ом (х1), 1…30 Ом (х10)

Линейка из 10 светодиодов

«Светящийся столб»/«бегающая точка»

Принцип работы.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1. Питание прибора включается выключателем SW2. На микросхеме DA1 [HEF4049BP] собран генератор импульсов, работающий на частоте около 80~кГц. С выхода генератора (выводы 2, 4, 6, 11, 15 DA1) сигнал поступает через разделительный конденсатор С3, токоограничивающий резистор R3 [или R2, в зависимости от предела измерения] и переключатель SW1 на тестируемый конденсатор. Переключатель SW1 служит для переключения диапазонов измерения прибора. Так как значения измеряемых сопротивлений много меньше номиналов токоограничивающих резисторов, можно считать, что конденсатор тестируется фиксированным током. В этом случае напряжение на конденсаторе прямо пропорционально его комплексному сопротивлению.

Рисунок 1. Принципиальная схема прибора.

Сигнал с конденсатора поступает на микросхему DA2 [КР157ДА1], которая представляет собой сдвоенный линейный детектор с динамическим диапазоном более 50 дБ. Здесь эта микросхема использована в нестандартном включении. Одна ее половина включена в режиме линейного усилителя переменного тока с коэффициентом усиления около 10, а другая в режиме линейного детектора. Такое включение позволило увеличить чувствительность прибора без увеличения постоянного смещения на выходе детектора.

С выхода линейного выпрямителя сигнал поступает на сглаживающий фильтр R9, C7 и далее на вход логарифмического индикатора на микросхеме DA3 [LM3915]. Значения сигнала с шагом 3 дБ отображаются линейкой из 10 светодиодов. Использование логарифмического индикатора позволило обеспечить широкий диапазон измеряемых значений при относительно небольшом числе светодиодов индикации. Особенностью включения микросхемы является то, что опорное напряжение на вывод 6 микросхемы подается не от внутреннего стабилизатора, а с делителя R10, R12, подключенного непосредственно к шине питания. При таком включении при снижении напряжения питания повышается чувствительность индикатора. Одновременно при этом снижается выходное напряжение генератора на микросхеме DA1. Оба эти эффекта компенсируют друг друга, и поэтому удается обеспечить правильные показания прибора при изменении напряжения питания без использования дополнительных стабилизаторов. Яркость свечения светодиодов индикатора задается резистором R11.

Суммарный потребляемый прибором ток определяется главным образом током потребления светодиодов индикации. На плате предусмотрена съемная перемычка J1, определяющая режим работы индикатора. При установленной перемычке индикатор работает в режиме «светящийся столб», а при снятой - в более экономичном режиме «бегающая точка».

Диоды D1 и D2 предназначены для защиты прибора при подключении его к неразряженным конденсаторам. С той же целью рекомендуется использовать конденсаторы C3 и C4 на рабочее напряжение не менее 250 В.

Конструкция прибора.

Внешний вид и внутренняя компоновка прибора показаны на рис. 2.
http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=49


Кто ясно мыслит - тот ясно излагает. В споре рождается истина. Не судите других, ибо сами судимы будете(Заповедь).
 
Форум » Все о ТВ » Ремонт БРЭА » Прибор для проверки ESR электролитических конденсаторов. (Измеритель ESR электролитических конденсаторов)
Страница 1 из 11
Поиск: