La Modelización De Condensador De Fuga

Question

Tengo un 680uF condensador electrolítico nominal de 25 voltios. Ayer en la noche estaba curioso por saber cuánta corriente se filtraron de ella a lo largo del tiempo, así que me la cobró con un genérico fuente de alimentación de CC, y se mide el voltaje a través de los dos terminales. La tensión alcanzó su punto máximo alrededor de 18.6 V, y una vez que la tensión comenzó a caer lentamente, rápidamente me desconecta. Luego me dejó en mi mesita de noche y se fue a la cama.

9 horas más tarde, he medido la nueva tensión - tengo 16.8 voltios. Curioso en cuanto a cómo el condensador se comportó, he buscado en la Wikipedia para la modelización de los condensadores; he observado equivalente (ESR) y en paralelo de la resistencia básicos como aproximaciones de condensador de comportamiento.

Yo elegí el modelo del condensador con ESR, el uso de la serie RC circuito de la ecuación diferencial solución \$V_t=V_0e^{\frac{-t}{RC}}\$

Sustituyendo valores, tengo \$\large 16.8=18.6e^{\frac{-(3600*9)}{R(10^{-6}*680)}}\$. Esta ecuación dio la solución R=49,097,000 ohmios.

Es la siguiente solución de una estimación precisa de la resistencia interna del condensador?

Lo que es más importante, es este un buen modelo de un condensador? (Iba a ser capaz de estimar con precisión la fuga de más largos o más cortos periodos de tiempo, tales como las 4,5 horas, o 18 horas?)

Gracias.

EDIT: Si sería útil para mí hablar de los condensadores de la marca, es un marrón condensador con un rectángulo blanco y el logotipo de las letras "KZH" por este logotipo. He rescatado el condensador de una fractura de Dell adaptador AC/DC. He encontrado el condensador de la hoja de datos aquí.

ACTUALIZACIÓN: Como se ha sugerido, se han cargado los condensadores y los puso en un área con calefacción para detectar la caída de tensión. El condensador lo originalmente observado (que previamente había accidentalmente aplicada 6 voltios en la dirección equivocada antes de las dos observaciones) cayó de 18.9 V cargado a 15.85 V. El buen capacitor tuve fue de 18.08 V cargado a 15.07. La temperatura que estos condensadores estaban en comenzó en torno a temperatura ambiente, pero aumentó hasta el 57,5 grados Centígrados para la mayoría de las veces. El aumento significativo de fuga es bastante interesante. Con el mismo paralelo de la resistencia de modelo, he calculado la resistencia de escape de la original (supuestamente dañado) condensador a ser alrededor de 931k ohms y la resistencia de escape de los otros condensador a ser alrededor de 964k ohmios.

Answer 1

Usted está confuso ESR, que se destaca por la Resistencia Serie Equivalente, y la fuga. La primera es modelada como una resistencia en serie, y tomar en cuenta la resistencia de los cables, conduce interna de las placas de la resistencia y así sucesivamente, y es idealmente cero. La segunda es modelada como un resistor en paralelo con el condensador y la toma en cuenta de las pequeñas corrientes de fuga en el dieléctrico, y está muy bien infinito.

La fórmula que utiliza es correcta, pero el valor de salir con NO es la ESR, es la resistencia de escape. Una vez que el condensador está cargado, si usted deja que poco a poco las descargas a través de la fuga de resistencia con una constante de tiempo de \$R_{leak}\cdot C\$, por lo que \$R_{leak}\$ es lo que se calcula, aproximadamente \$50M\Omega\$, que es plausible.

Para calcular la velocidad de sedimentación globular que usted necesita para medir el tiempo que tarda el condensador se descarga a través de una mucho más pequeña resistencia, vamos a llamar \$R_{dis}\$. Cuando discharghe el condensador a través de \$R_{dis}\$ de la resistencia total a través de la cual se descarga es en realidad \$R_{dis}+R_{ESR}\$, por lo que utilizando la misma fórmula que usó para la resistencia de escape se puede calcular la velocidad de sedimentación globular.

Pero es realmente así de fácil? Por supuesto que no.

La VSG es de esperar que muy pequeña, en décimas de mω si usted tiene una muy buena condensador hasta unos pocos ohmios. Ya que en la fórmula se tiene \$R_{dis}+R_{ESR}\$ no quiere una eccessive \$R_{dis}\$ a de la máscara de \$R_{ESR}\$. Ok entonces! ¿Por qué no podemos elegir \$R_{dis}=0\Omega\$? Pregunta fácil:

• \$0\Omega\$ resistencia no existe. Pero puedo hacer que sea pequeño!
• Tiempo. Usted necesita para ser capaz de medir el tiempo que tarda el condensador de la descarga.

Si carga el capacitor a un cierto voltaje tomará \$\tau\ln{2}\approx0.7\cdot\tau\$ donde \$\tau=RC\$. Si \ $R=R_{ESR}+R_{dis}=1\Omega+1\Omega=2\Omega\$ \ $C=680\mu F\$ menos de 1ms. Sin el equipo adecuado, que es establecer correctamente una osciloscopio, no se puede medir fácilmente la velocidad de sedimentación globular.

Por último, pero no menos importante, tener en cuenta que los valores de los condensadores electrolíticos tienen una tolerancia de \$\pm10\%\$, lo que conduce a: $$ R_{ESR}=\frac{t_{dis}}{\left( C\pm C/10\right)\ln{2}} - R_{dis} $$ con los números de arriba, t=1ms, C=\$680\mu F\$, \$R_{dis}=1\Omega\$, esto se traduce en: $$ R_{ESR}\in\left[0.91,1.33\right]\Omega $$ Que del 10% y más del 30%.

Answer 2

Precisa de fugas de cifras para un electrolítico son, probablemente, imposible para el modelo. La fuga dependerá de su edad, y su historia de carga y descarga y la temperatura de funcionamiento.

Un buen tema para el experimento, aunque. Lugar en algún lugar tibio (digamos de 50 ° c) durante una hora y ver cómo la fuga compara.

Para ver algo extraño, descarga a 0V momentáneamente, y observa que el voltaje a través de ella después...

Si usted está dispuesto a sacrificar en nombre de la ciencia, con cargo revés a 1V o a través de una alta resistencia para el tiempo suficiente para medir la corriente de fuga.

Con cargo a 18V de nuevo y después de ver la corriente de carga; a ver si la fuga ha cambiado.

Y la actualización de los resultados aquí...

Un poco de la historia está aquí

Answer 3

Los condensadores es muy probable que un Nippoon Chemi-Con KZH. La hoja de datos dice:

I = 0.01 CV o 3 µA, el que sea mayor.

Donde, I: Max. la fuga de corriente (µA), C : capacitancia Nominal (µF), V : Tensión nominal (V)

Es común especificar la fuga de las características de un condensador en corriente y no por una derivación en paralelo de la resistencia.

El uso de la capacitancia y de la corriente de fuga, puede averiguar la cantidad de la tensión disminuirá después de un tiempo dado.

Tenga en cuenta que la hoja de datos probablemente le dará una fuga de especificación peor que se puede observar con su parte real. La razón es que los fabricantes quieren asegurarse de que todas sus partes están realmente dentro de la especificación, por lo que la mayoría de las piezas será mucho mejor que el de la especificación - especialmente cierto para las cosas como salida.