一、问题提出
维修者经常对以下问题感到困惑:
1. 几个电解的容量都差不多,为什么有的能用,有的不能用?
2. 名牌电解和水货主要差别在哪里?
3. 在线测试电阻,如果阻值不对,是电阻有问题,还是受外电路的影响?
4. 板子上有两条线短路了,但如果是器件内短路、或者短路点压在器件下面,怎么才能提高定位效率?
汇能测试仪的电解、电阻测试,主要围绕解决以上问题,弥补一些常规测试工具的不足。
二、解决问题的方法
一个实际的电容可等效如下图所示:
C:理想电容;
ESR:等效串联电阻;
EPR:等效并联电阻。
容量合格(在标称值范围内)的电解,它的ESR和EPR未必合格,所以,如果只测试容量,就会出现测试没问题,上机不能用的情况。在这三个参数中,ESR和制造工艺质量密切相关。测试名牌、非名牌、水货电解,从容量和EPR上往往观察不到明显差异,其差异常体现在ESR的不同上。
容量相同的电解电容,ESR小的品质更好。1000微法的电解电容,ESR通常在1欧姆以下。ESR变大,会引起电容滤波性能变差、发热、爆裂。有人统计,对ESR的测试覆盖80%以上的电容故障。下面给出两个2200微法电容,对同一个信号的滤波情况。其中好电容的ESR=0.5欧;从板子上拆下来的坏电容的ESR=2.8欧,滤波特性明显变差。
EPR反映电容的漏电大小。EPR越大,漏电越小,所以EPR的值越大越好。EPR随容量增加略有减小,但通常应在兆欧姆以上。另外,故障电容的漏电大小有时还和测试电压相关——在小电压下不漏电,增加测试电压到一定程度漏电突然激增,所以,测试EPR的电压最好不低于其实际工作电压。
综上所述,解决上述两个关于电容的问题,可归结为对电容的容量,以及ESR、EPR的定量测试。“汇能”测试仪能够测试这三个参数,另外在使用中,特别有意义的还有两点:
1.对于电解电容(容量较大),在大部分情况下,能够“在线”测试ESR(无需拆下来。不适用于并联电容)。由于ESR问题在电容故障中所占比例很高,这意味着能大大提高由电容问题导致的故障的检出效率;
2.电阻在线测试问题
使用万用表测试电路板上的电阻值时,测到的值和标称值相同,说明电阻没坏,并且测试没有受到外电路的影响;但如果不同,则无法简单判断是电阻有问题或是受外电路的影响。对此,“汇能”测试仪做了如下改进。
“汇能”在测试电阻时,不仅显示测到的阻值,同时还给出电阻的“在线”电压-电流曲线(在用户指定的测试信号电压范围内)。根据曲线的形状,很容易判断是否受到外电路的影响。
当曲线是一条直线的时候,说明未受外电路影响,测出来的电阻值是准确的(当然电阻并联时,测到的是并联值);如果不是一条直线,说明受到外电路影响,测试结果不准确。下面给出三条曲线实例:
根据目前的使用经验,当曲线为一个椭圆时,也能准确测试。也许还能找到其它不影响测试的曲线。
在线测试时,当测试电压大于1伏时,容易使半导体器件导通而导致非直线曲线,所以设置了0.3V、0.5V两档测试电压,供在线测试使用;离线测试时,最好选用高一些的(如8V)测试电压,测试效果更好一些。
3.定位短路点
发现电路板上有两条线之间短路后,如何定位短路之处,是检修电路板中一件令人头痛的事情。尤其是器件内部短路,或者短路点压在器件下面时,更是如此。
查找短路点的方法之一是“电阻测试法”。
电路板上的导线也是有电阻的。两条线短路后,在距离短路点越近的地方测试,测得的电阻越小;越远则电阻越大。但是电路板导线的电阻很小,一厘米导线的电阻在数毫欧到数十毫欧(和导线的粗细,特征电阻相关)。用普通的万用表不能测出如此小的电阻差别,所以无法用来定位短路点。
为此,汇能测试仪增加了一项“低阻测试”的功能。能够分辨出50毫欧的电阻。能把信号线之间的短路点定位在一个较小范围(范围与导线粗细,特征阻抗有关)。不过由于测试精度还不够高,定位电源、地之间的短路点效果不很理想(由于电源、地线往往很粗)。
三、测试应用
测试界面如下:
零点校准:由于电容的ESR和低阻测试处理的电阻都很小,测试探棒的引线和接触电阻、电路的漂移导致的误差不可忽略。零点校准用来消除这些误差;将两只探棒可靠短接,点击【零点校准】按钮,当屏幕出现校准值后,单击【终止】结束校准。注意,测试仪使用最后取到的数据,所以点击终止前,必须保持可靠短路;
开路校准:消除不同测试信号幅值导致的偏差。将探棒和测试夹全部荡空,点击【开路校准】按钮,直至【终止】按钮点亮后,单击【终止】结束校准。窗口关闭后,清除本次校准值,再次打开时需重新校准。
1.测试电容
电容的三个参数分为两个测试对象:C&ESR和EPR。选中其中一个,单击【开始】,测试仪将连续不断地进行测试,并且不断刷新测试结果。可以测完一个电容接着再测下一个。单击【终止】停止。停止后才可以更换测试对象。
a.ESR&C
下面是对一个标称值为2.2微法电容的ESR&C的测试结果:
在测试ESR&C期间,允许修改的测试参数有信号幅值、输出阻抗和频率。
电容的电压-电流曲线是一个椭圆。椭圆越趋近圆形,测试结果越准确。改变测试信号的频率和输出阻抗可以改变椭圆的形状。在可接受的误差范围内,可测试的电容范围约在0.1到1万多微法。
在线测试ESR时,ESR和外电路并联。并联会使测到的ESR比实际的小。如果测到的ESR为负数,说明受外电路影响很大,实际测到的阻值已经小于理想电容的等效阻值了。在并联的情况下,ESR越小,受外电路影响就越小。这意味着电容越大,在线测试ESR的效果越好。一般对于几十微法以上的电解,可以得到较满意的结果(电容并联除外)。
减小测试信号的幅度,往往可以提高在线测试电容量的准确性;离线测试电容时,建议使用小于15V,大于电容实际工作电压的信号幅值。测试效果更好。
b.EPR
测试对象选择EPR时,只显示EPR值,没有曲线。在测试期间允许修改的参数只有幅值。由于EPR值很大,在兆欧或以上的量级,所以只能离线测试;由于电容漏电大小有时和电压相关,更要使用大于电容实际工作电压的信号幅值。
测试电解电容时注意极性不能接反。
2.测试电阻
测试对象选“电阻测试”,单击【开始】,测试仪将连续不断地进行测试,并且不断刷新测试结果。可以测完一个电阻接着再测下一个。单击【终止】停止。下面是一个对1K电阻的在线测试结果:
电压-电流曲线为45度直线。当曲线接近垂直或水平时,就到了可测的最小或最大的电阻。电阻的测试范围在5到10兆欧
3.低阻测试
使用方式和万用表相同。只显示数值,没有曲线。低阻测试范围在50毫欧到50欧
4.测试电感
同时测出感抗和电感的等效串联电阻ESR。可测试大于1毫亨的电感。电感测试与电容的ESR&C测试十分类似。下面是对一个10毫亨电感的测试结果。