Самодельный измеритель ESR

Всем привет 😉

ESR— это аббревиатура от английского выражения Equivalent Series Resistance, что переводится как Эквивалентное последовательное сопротивление. В русскоязычной терминологии можно также встретить выражение ЭПС, что, во общем-то тоже самое.

Что это за параметр такой? Если говорить сухим техническим языком- то это параметр конденсатора, который показывает активные потери в цепи переменного тока, и из этого выражения совершенно не понятно как это выглядит на практике.
В общем, давайте попробуем разобрать это более простым языком…

Раскрою Вам, друзья мои, огромную тайну: идеальных деталек не существует! Всегда есть какие-то допуски по параметрам и всегда существуют внутренние недостатки в виде не совсем качественных материалов или плохих контактов. Именно поэтому при сборке различной электронной технике во всем мире существуют различные стандарты: измерительная, военная или техника высокого класса всегда выполняется из более качественных (соответственно и более дорогостоящих) радиоэлементов, а при производстве таких изделий как телевизоры, автомагнитолы и прочий «ширпотреб» могут применяться детали с разбросом параметров до ±20% и это обращая практика почти для всех производителей.

То есть- в любой детальке во время работы могут возникать различные паразитные явления, приводящие к ее нагреву или частичной потери параметров. Не обошел этот феномен и конденсаторы, особенно электролитические. Ведь, по сути, что такое конденсатор? Это две пластины с диэлектриком между ними, которые свернуты в трубочку и находятся внутри цилиндрического корпуса.

Ничего не напоминает? Да, очень похоже на дроссель и, следовательно, при работе с переменным током, внутри него могут возникать различные паразитные наводки, напоминающие ток самоиндукции.
Помимо этого- к этим пластинам механическим способом приклепаны выводы. При низком качестве изготовления конденсатора(к сожалению как раз такие конденсаторы наиболее часто встречаются в аппаратуре потребительского класса) прочность соединения вывода с пластиной может быть недостаточным и на месте соединения может возникнуть нагрев.

Конечно все это ни к чему хорошему не приведет- мало того что мы получаем потери некоторых параметров, так еще и во время работы внутри конденсатора из-за нагрева могут возникнуть химические реакции, которые, к конечном счете приведут к еще бОльшему разрушению самого конденсатора.

*******

Другими словами: потеря электрического переменного тока в конденсаторе оценивается как некое виртуальное сопротивление, включенное последовательно с конденсатором. Именно его и назвали ЭПС или ESR.

********

Вы думаете от чего конденсаторы раздуются? А от нагрева! Просто электролит вскипать начинает.  Не совсем вскипать, конечно, но нагревается. Бывают, конечно, случаи что виновато в этом конструкторское решение- например рядом радиаторы расположены, но и про внутренний нагрев забывать тоже не следует.

Мы все знаем что это может привести к нехорошим последствиям.  «Беременные» емкости на выходе источника питания могут привести не просто к потери работоспособности дальнейших узлов, бывали случаи и похуже от «слета» прошивок, до перегревов процессоров.

Также кондеры могут «умереть» в источнике питания. Здесь тоже как повезёт- если в пусковых цепях, то это еще пол-беды, но ведь проблема может приключиться и в цепях стабилизации или по входу сети. Вот небольшой пример: «дутая» сетевая банка привела к тому, что микросхема разлетелась в клочья.

Хочу отметить несколько моментов:
* Этот параметр в основном дал о себе знать при работе с высокочастотными токами— чем выше частота, тем выше паразитные связи и поэтому
** во-первых параметру ESR еще буквально лет 10-15 назад почти никакого внимания не уделялось.
** Во вторых два совершенно одинаковых конденсатора из одной партии после длительной работы могут иметь разную степень износа- все зависит от того, в какой цепи они были установлены.
* Если конденсатор не имеет «беременности» это вовсе не означает что он исправен.
* Измерить ESR при помощи простого мультиметра невозможно. Он может показать что с емкостью все в порядке, однако при этом иметь повышенный ESR.

Возникает вопрос- как быть? Выход лишь один: нужно обзаводиться необходимыми приборами, и тут без вариантов!

Я уже как-то рассказывал о специализированном электронном приборе— вещь хорошая, цена терпимая, однако у него есть пара существенных недостатков:
1. Чувствителен к питанию.
2. Не позволяет работать внутрисхемно.

Поэтому лично я собрал себе самопальный измеритель ESR по вот такой вот схеме:

Как он работает: