N6705B直流电源分析仪进行大容量电容容量及Q值测试
对于大容量电容器来说,几乎超出了传统的 LCR 表测试范围。本方案采用 带任意波波形;电压、电流 高速数字化仪;集正负电流、高测试精度和分辨率的 SMU 源表;
根据电容器充电特性,在特定的充电电流下,单位时间电压变化量与电容器的容量成反比,即电容器的容值越 小,单位时间电压变化越明显;反之,容值越大,电压变化速度越慢。 对应公式如下:
C = I /(∆u/t) = I*t/∆u
安捷伦 N6705B 直流电源分析仪集成了以下多种仪表功能于一体,能够用来测试大容值的电容器参数:
1. 4 路电源及负载;
2. 电压、电流表
3. 电压、电流数字化仪;
4. 电压、电流任意波形发生器;
5. 电压、电流数据记录仪;
特别是 N678xA 系列的 SMU 源表模块 ,具有双象限或四象限输出能力,;有 nA 级电流测试能力;uV 级电压分辨率;万用表级的电压、电流测试精度;100KHz 级输出和测量带宽。可以作为大容值电容器的精密测量。
按照等效电路,电容的电压 V = Vc + Vr = Vc + i*r;
当电流为 0 时,此刻的电压就是电容本身的电压 V0;
而其它 任意电流 i 时刻的电压为电容电压的增量(V0+∆V) 加上 i*r 对等效电压。
所以我们只需要计算出某一时刻电容端电压的增量以及对应的电流,即可计算出等效电阻 r。
步骤:
1. 设置 N6705B 为恒流模式,并输出频率 100Hz,幅度 100mA 电流正选波形;
2. 从上图中,我们可以看到电压比电流几乎延迟 90 度;
3. Mark1 电流为 0A(-25.431uA)处电压为 -749.778748mV;
4. Mark2 电流为-99.665321mA 处电压为-790.214539mV;
5. 从 Mark1->Mark2(持续时间为 2.433ms)为电流负半周期,平均电流为-61.5044mA,电容处于放电过程,
按照电容值该过程中电压应该下降∆u = I*t/C = -61.5044mA * 2.433ms/4952uF = 0.030212V =
30.212mV.
6. 所以等效 r 值为(790.21 -(749.78+30.21))mV / (99.66mA)= 0.1025 Ω。
7. Q 值为 1/(2x3.14x100Hzx4657uFx0.1025Ω)= 3.337
程序操作界面,单台电源分析仪最多可同时测试 4 个电容器
为了达到最优的测试精度,我们可以通过以上表格进行测试参数匹配运算!
电容充电过程电压变化曲线
测试软件输出的 Q 值测试过程中的电流和电压波形。
测试软件输出的详细测试结果!
测试软件开放详细的测试参数,可根据不同电容器调节对应参数
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