怎样在高频率下测准大容量电容的电容

atonement

我用数字电桥设置内阻30欧，测试电压0.6V，频率30KHZ测量150UF的聚丙烯薄膜电容，发现测量出来的容量每次都不一样，从80UF，100UF，140UF，220UF，280UF的结果都有，有时候我动一下夹子就会改变不少，有时候不动夹子，开机关机一下再测也不一样了。所以说数字电桥因为自身输出功率有限，测这些大电容，在高频率下它每个周期输出能量太少，给电容充电的电压太低，如果自身的底噪又比较大，是很难测准小信号的。频率切到1KHZ，就一直准确显示在150UF了。但是我现在的问题是，我需要知道该电容在30KHZ下的性能，这种情况是否普通的数字电桥不能满足了。

图是我测试150UF聚丙烯电容的部分图片，显示都是容量偏大的，实际上在这之前测试有不少偏小的结果，我没拍照。

washu

150u 电容在 30kHZ 下容抗是 1/(2*3.14*30000*0.00015) = 35 毫欧姆，这个量级，一般 LCR 表真不至于有你说的辣么大的随机误差。



Hioki 3522 用 56.78kHZ 测试 100u 钽电容，还是比较稳定的，符合常理，你的结果不符合常理

量子隧道

150UF在30khz下电抗只有0.03ohm。
你怎么着也得调低点频率，让电抗提高到和30ohm差不多一个数量级啊。

atonement

washu 发表于 2024-11-25 15:54
150u 电容在 30kHZ 下容抗是 1/(2*3.14*30000*0.00015) = 35 毫欧姆，这个量级，一般 LCR 表真不至于有你说 ...

非常怪的一件事是，这个电桥一开始用30KHZ测这些百uf级别大容量电容时，测试结果都只有电容标称容量的大约60%不到。但是我过了一会再测，居然结果很准确，150UF就是150UF。然后再过一会再测，结果又是忽高忽低。

atonement

量子隧道 发表于 2024-11-25 16:05
150UF在30khz下电抗只有0.03ohm。
你怎么着也得调低点频率，让电抗提高到和30ohm差不多一个数量级啊。

主要是我需要知道电容在高频率下的性能，我那个电容可能是能工作在30KHZ下的。

量子隧道

atonement 发表于 2024-11-25 16:11
主要是我需要知道电容在高频率下的性能，我那个电容可能是能工作在30KHZ下的。

无脑猜测，哪里接触不良了。
要不先预热电桥，再校准，再测试？

量子隧道

atonement 发表于 2024-11-25 16:11
主要是我需要知道电容在高频率下的性能，我那个电容可能是能工作在30KHZ下的。

0.035ohm，假设测错的是正确的，最大差一倍，相当于你的电容的容抗在0.017到0.07ohm之间，这性能算是满意吗？

atonement

量子隧道 发表于 2024-11-25 16:15
无脑猜测，哪里接触不良了。
要不先预热电桥，再校准，再测试？

我昨天也从这几个角度考虑的，预热，预热了很长时间。校准了，也考虑到夹子接触问题，也考虑了外界电磁场干扰问题，我测试周边好像没啥干扰源。所以，怀疑仪器自身问题。

atonement

量子隧道 发表于 2024-11-25 16:18
0.035ohm，假设测错的是正确的，最大差一倍，相当于你的电容的容抗在0.017到0.07ohm之间，这性能算是满意 ...

我用来储能滤波，我比较关心容量，和ESR这两个指标。

yjmwxwx

找几根没有屏蔽层的短线代替测试线测下稳定不稳定，还是不稳定可能是程序的问题，显示这么多位数字没准用了什么高级滤波算法。

washu

atonement 发表于 2024-11-25 16:38
我昨天也从这几个角度考虑的，预热，预热了很长时间。校准了，也考虑到夹子接触问题，也考虑了外界电磁场 ...

对此我的看法是，你去测试一个接近阻值的标准电阻，看看 LCR 的表现

汉江水

你再放到电容档测一下，看会不会有同样问题？

scoopydoo

如果你的表可以的话，请设置为更低阻抗的档位，用 30 欧姆档去测 35 毫欧的阻抗不合适。

量子隧道

有兴趣看一看。自己手里的电桥/LCR表太菜，因此用人力LCR来做楼主这道题。测这么个搁箱底至少六年的100u100V电容：


方案是示波器内建AWG输出30kHz正弦波激励如下电路。电容串31.3ohm。相比电容的毫欧级阻抗，可以认为AWG的负载差不多就是31.3ohm。这样便于算电流。


读CH1，读得30kHz，1.557V。因此流过DUT的电流是1.557V/31.3ohm=0.0497A。


读CH2，读得24.08mV。因此Zdut=0.02408V/0.0497A=0.484ohm。


再看上图相位，电容电压迟滞了1.1uS。迟滞了sita=（1.1/33.3）*6.28=0.207弧度。

故ESR=Zdut*COS(sita)=0.484*COS(0.207)=0.474ohm。
Zc=Zdut*SIN(sita)=0.484*SIN(0.207)=0.0996ohm.
故C=1/（6.28*f*Zc）=1/（6.28*30k*0.0996）=53.3uf。
和图1相比，误差大出天际。
这或许是因为相位角测得不够准。因为C的电抗太小，相位角确实会不太大。所以相位角不准导致C不准是应该的。
不服，拿出我的手持破电桥测了下，ESR倒是差不多在0.4ohm上下。电容是10kHz下77uf，100kHz下22uf。30kHz算出来53.3uf，刚好在电桥的10k和100k测到的中间，遂放下电桥心安理得地洗漱安眠。

kailin

聚丙烯大电容，30KHz那么高的频率，滤波用途，测试ESR就行了，不用管容量
容量用1KHz测试就行
pF级小容量电容，才根据需求用比较高的频率测试容量