[Rumgucker]

Der parasitäre Widerstand ESR und die parasitäre Induktivität ESL eines Kondensators sind für uns D-Amp-Fans ganz besonders wichtig, denn in unseren Verstärkern fließen nun einmal hohe Impulsströme.

Die typischen ESR-Werte liegen im Bereich von 10 mOhm bis zu einem Ohm und die typischen ESL-Werte zwischen 1nH und 500nH.

Hört sich vernachlässigbar an, ist es aber ganz und gar nicht! Denn wenn man weiß, dass ein Millimeter getreckter Leiter rund 1 nH hat, so wäre ein Kondensator mit ESL=500nH sozusagen 25 cm vom Ort des Geschehens entfernt, auch wenn man ihn direkt in die impulsbelasteten Stufen einpresst. Dieser Kondensator kann die Impulsströme nicht leiten. Es entstehen Spannungeinbrüche oder Überspannungen und die Schaltung arbeitet nicht oder wird zerstört.

Nicht viel anders sieht es beim ESR aus, dem inneren Verlustwiderstand. Einerseits bestimmt er die Verlustleistung. Ein Kondensator mit ERS=1 Ohm würde schon bei wenigen Ampere Wechselstrom überhitzen. Andererseits entsteht am ESR ein störender Spannungsabfall. So hat man seinen Siebkondensator im Netzteil vielleicht auf 50V aufgeladen, entnimmt ihm dann aber einen Impulsstrom von 20A und wundert sich, warum sich die Endstufe so komisch anhört und so leise erscheint.

Es ist also keine dumme Idee, wenn man sich diese beiden Werte genauestens anschaut. Wir haben im DIY-Thread "500V/0.3A" viele Messungen und Diskussionen angefertigt und ich will mal versuchen, ein paar Kerninfos daraus zu extrahieren, damit sie hier auch im allgemein zugänglichen Bereich sichtbar sind.

[Basstler]

http://www.elektor.de/jahrgang/2000/juli...0306.lynkx

Für Euch:
130_D007020.PDF

[Rumgucker]

Alfsch:

sweep wird auf nen 1 ohm melf widerstd. eingekoppelt, der is stehend auf ne kupferfläche gelötet.
der zu testende cap wird nun auf das obere ende des smd-melf und die kupferfläche gedrückt...
die mess-fehler-parasiten-leitung is dabei etwa 3 mm lang...kürzer hab ichs nicht hinbekommen
das zeigt sich bis etwa 200Mhz brauchbar...ab da wirds eh sehr diffus

und als beispiel ne simu dazu: der 1,5u mkp mal als beispiel



Speist mit 50 Ohm-Generator einen 1 Ohm-Widerstand und schaltet ihm parallel den Kondensator. Er gleich auf Serienresonanz ab, also der Punkt, an dem die HF-Spannung am Kondensator (z.B. 900kHz) am geringsten wird und verstärkt dann die geringe HF (mittlerer uV-Bereich) mit seinem Spektrum-Analysator zur Bestimmung des ESR.



Wie er ESL bestimmt, konnte ich nicht nachvollziehen.

1u , 63v, rm 5mm, ca 5x7x10mm, K PH (vmtl mkt oder mkp Philips)
esr ca 5 mohm, reso. 2,8Mhz -> esl ca 3 nH

WIMA MKS4 , 1 u , 100v , rm 15mm
esr 20 mohm, res. 1,5 Mhz -> esl ca 11 nH

100 nf , ker. X7R, smd 1206, esr 10 mohm
res. 11 Mhz -> esl ca 2 nH (kommt etwa hin, das ding is ja etwa 3 mm lang )

Wima, MP3-X2 , 275Vac (ca 600 Vdc), 0,47 u , rm 27 mm
esr 30 mohm, res. 2 Mhz -> esl ca 14 nH

4u , 400vac , MKP (pollin) , esr 25 mohm , esl ca 40nH

1,5u , 250v, Wima MKP10 , rm 37mm, esr 20 mohm , esl ca 26 nH

elko 68u, 400v, rm 7,5 , esr 110 mohm

1000u , 250v, 50 mohm

400u , 350v, 30mohm

WIMA MKS4 , 1u, 400v , 20 mohm


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Basstler

Das ist ein Netzwerkanalysator + Mitlaufgenerator + Speckdrumanalyzer, Sweep von 0,1 Hz bis 500MHz ... Span und Bandbreite in Grenzen einstellbar. Diverse Messprogramme geben Z Verlauf über F, Ersatzschaltbild + Werte, Parasitenermittlung im Allgemeinen.

HP4195A

Messstelle:

[Bild: 16092Asml.JPG]












Z wurde über den Frequenzbereich von 10kHz - 500MHz ermittelt.
R, L und C wurden über die Ersatzschaltungsfunktion vom HP ermittelt. Die Berechnungsweise muss ich noch in Erfahrung bringen.

Wima FKP1 10nF 1600Vdc
35,43mR 23nH 10,24nF

MPP 1uF 1700Vac (Rizinus-Kondi)
1,52R 96nH 982nF

Philips MKT 1uF 250V
1,49R 18,8nH 955nF

Epcos MKP 100nF 1600Vdc (Snubber C aus Stromrichter)
17,8mR 25,3nH 98nF

Arctronics R.46 MKP 3.3uF 275Vac
0,52R 26,8nH 3,07uF

Rifa PME264 100nF 660Vac
63,4mR 18nH 91,6nF

Wima FKP1 2,2nF 1600Vdc (blau)
67mR 18,7nH 2,16nF

Wima MKP10 220nF 630Vdc
95,9mR 23,7nH 208,6nF

Wima MKP10 100nF 630Vdc
50mR 19nH 100,98nF

Wima FKP1 33nF 400Vdc (rot)
37mR 14nH 32,798nF

Audyn MKP-QS 3,3uF 630Vdc
0,539R 37nH 3,25uF

Elko Rubycon TXW 400V 82uF
329mR 14,4nH --F

Wima SMD 1uF 250Vdc
17,9mR 5,748nH 989,49nF

Bei den folgenden Cs wurde die Funktion Ls, Rs bei einer bestimmten Frequenz ermittelt. Unklar ist, ob der HP nur den Kontaktbedingten R und L misst (berechnet) oder den ESR bzw. ESL mit rein nimmt.
Werde das Messverfahren auch hier noch nachreichen.

Wima MKS4-R X2 560n 250V~
Ls 18,4nH Rs 30,6mR (2,46MHz)

Epcos MKT 10u 100V
Ls 23nH Rs 46,47mR (2,46MHZ)

Wima MKS4-R 100n 250V~
Ls 13,4nH Rs 0,65R (270MHz)

Keramik 0603 100nF
Ls 1,69nH Rs 128mR (270MHz)

Wima MKS4 1u 100V
Ls 15nH Rs 0,57R (270MHz)

Nippon Chemicon LXY 10u 63V
Ls 5,2nH Rs 450mR (270MHz)

Nippon Chemicon KMF 330uF 50V
Ls 8nH Rs 459mR (270MHz)


------------

Kahlo:

http://www.helmut-singer.de/pdf/phpm6303.pdf

Kleinste Auflösung allerdings nur rund +/- 0,7 ohm!


Den 68u/400V hatte Kahlo auch. 10 Exemplare wurden gemessen, ESR war zwischen 0,31 und 0,34 Ohm. Leider kann Kahlo ESL nicht messen



Wima MKS4 100n...470n, 400/630V, die haben einen ESR von etwa 1 Ohm


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Ich messe ESR eigentlich so wie Alfsch. Nur ist mein Quellwiderstand rund 20 Ohm und ich komme auch nur bis 2 MHz rauf. Und statt einem Spektrum-Analysator zur Verstärkung der HF-Spannung nehm ich ein Millivoltmeter (mit Röhren ).

1uF MKS Wima, 60 mOhm

Wima, 470nF, 630V-, MKP10, ESR=[D]27[/D] 34 mOhm

Blauer Lutschbonbon 640nF, ESR=37 mOhm

[Rumgucker]

Wie in den o.a. Ergebnissen die ESL bestimmt wurde, ist mir unbekannt!!!

Bei meinen ESL-Messungen schalte ich dem Messobjekt einen 1nF-Kerko (geringer ESL) parallel, koppel den Generator hochohmig ein und stimme auf Parallelresonanz ab, so dass ich die Induktivität rückrechnen kann. Gerd kritisiert diese Methode wegen der Querempfindlichkeiten (1nF-Kerko ist nicht ideal, Zuleitungen, Messmethode allgemein).

Aber wie gesagt: wie messen Alfsch und Basstler ESL?

[voltwide]

Ich bin zwar auch eingefleischter Elektor Verächter, aber das
dort vorgestellte Konzepot hat den großen Vorteil, ausgesprochen praxisnah zu sein. Bei den bisherigen Diskussionen über die Messung von ESR und ESL ist ja noch überhaupt noch nichts darüber gesagt worden, welcher Wert und bei welcher Frequenz nun welche Auswirkung auf die Schaltung hat. Eine Bewertung der zu fordernden Verläufe für die Applikation steht also noch aus.

Dagegen zeigt die Messung der Kondensatorspannung unmittelbar
den Einfluß wenn der Kondensator von einem rechteckigen Wechselstrom der Schaltfrequenz durchflossen wird.
Das jedenfalls vermute ich anhand des gezeigten Oszillogrammes,
das kostenpflichtige PDF habe ich nicht heruntergeladen.
Man sieht also den AC-ripple über dem Kondensator, alle Spannungseinbrüche, Überschwinger oder
spikes die durch die komplexe Impedanz verursacht werden
und kann sofort ablesen in welchen Schranken die
Spannung schwankt.

Diese simple Methode arbeitet ausserdem in der Zeitdomäne und ist damit anschaulicher als ein Impedanzverlauf der über der Frequenz dargestellt wird.

Mit einer Simulation sollten dann vergleichbare Oszillogramme
zustande kommen, vorausgesetzt man steckt die richtigen
ESR und ESL Werte in die Simu.

[Basstler]

Musste nicht bezahlen, der Link drunter ist von mir ...habe die DVDs

[Rumgucker]

Ich hatte es in #1716 in "500V/0.3A" einfach mit nem Schalter gemacht... aber irgendwie ähnlicher Ansatz wie bei dieser unsäglichen Zeitschrift...

Zitat:

Spannend, spannend. Genommen hab ich einen 470nF, MKP10 Wima den ich auf rund 200V aufgeladen hab.

Oben sieht man den Entladestrom mit rund 2A/cm. Der Antladestrom steigt auf bis zu 6As an.

Unten sieht man die Spannungsänderung an den beiden Kondensatorpolen mit 2V/cm.

Zuerst sackt die Spannung durch die Induktivität weg.

Dann steigt die Spannung wieder an und danach kommt die eigentliche Entladung.

Wenn man sich die Induktivität mal wegdenkt und die Entladegerade weiter nach oben verlängert, so könnte sie wirklich fast ohne Vertikalversatz an die 0-Linie anschließen. So würde auch ich meinen, dass der Innenwiderstand enorm gering ist.

Aber es bleibt die Induktivität. Da haben wir (EXTREM grob geschätzt) 8V * 10ns / 1A, also rund 80nH. Wir sollten mal mit 100nH simulieren und selbst das wäre noch optimistisch.

Oder: ich überlege mir einen besseren Messplatz.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Bei den bisherigen Diskussionen über die Messung von ESR und ESL ist ja noch überhaupt noch nichts darüber gesagt worden, welcher Wert und bei welcher Frequenz nun welche Auswirkung auf die Schaltung hat. Eine Bewertung der zu fordernden Verläufe für die Applikation steht also noch aus.

Das wiederum sollte Spice für uns erledigen. Wir ermitteln ESL und ESR und kippen diese Werte ins Spice ein. Und dann sehen wir die Auswirkungen.

[Rumgucker]

[SUP]...wie messen Alfsch und Basstler ESL?[/SUP]

[Basstler]

Ich pflüge mich grad durch die 355 Seiten vom Manual des 4195a ... sieht aber danach aus, als ob sie aus der Z Messung berechnet werden.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

[SUP]...wie messen Alfsch und Basstler ESL?[/SUP]

wie Alfsch und Basstler das machen, weiß ich nicht.

Wie man es machen kann, sollte aus meinen bisherigen Beiträgen ersichtlich sein.

Bastlers HP kann das schon wesentlich besser als meine Technik, kostet aber ein Mehrfaches, weshalb ich lieber den Angaben der Hersteller vertraue

Mit einem eigenen Meßaufbau wird man sowieso scheitern, weil bei den notwendigen Meßfrequenzen jeder mm Draht, der in die falsche Richtung geht, dass Ergebnis vrfälscht

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Gerd
Wie man es machen kann, sollte aus meinen bisherigen Beiträgen ersichtlich sein.

Schreibs bitte nochmal hier hin aus zwei Gründen:

1. ich hab in Deinen "bisherigen Beiträgen" nur gefunden, wie man nicht messen kann, nicht aber, wie man ESL messen kann.

2. nicht alle Leser hier haben Zugang zum DIY und können daher Deine "bisherigen Beiträge" nicht sehen.

[Basstler]

So, wie vermutet misst der HP Phase und Impedanz und berechnet daraus R, L und C und das ziemlich genau ... die Genauigkeit hängt massiv von der Kalibrierung und von der Kontaktierung des DUT ab.

Mal aus dem Manual :






Zugegeben, habe nicht die maximal mögliche Genauigkeit hinbekommen, war nur ne "schnelle" Messung ... für einzelne Typen kann ich das nochmal nachholen, ist halt relativ aufwendig. Alleine die Kalibrierung und Kompensation des Messaufbaus dauert fast 30min, da viel hin und her geschraubt werden muss.

AddOn:
Das Manual zum Impedanz Messadapter
http://cp.literature.agilent.com/litweb/...-90000.pdf
Da wird der ganze Aufwand besser ersichtlich

[Rumgucker]

Hammer! Danke für die Infos, Basstler.

So ähnlich scheint Kahlos Kiste auch zu rechnen. Nur in etwa halb so genau genau (1-Punkt-Calib)

Aber weiter rummessen mach mal bitte nicht. Sonst gibts echt noch ne Abmahnung.

[Basstler]

Guck mal in den Link
Ne, so schlimm ist das nun wieder nicht, nur kann ich mich da nicht stundenlang hinter verstecken, wenn ich ansich gut zu tun habe.
Falls nötig kann ich mich aber mal an einem Freitag früher "ausloggen" ... haben seit dem 1.9. ne Zeiterfassung

[Basstler]

Nochmal die mögliche Messauflösung ...



BTW:
Gibt auch nen Nachfolger Agilent 4395a , Einstiegspreis 33k USD ;kotz

[Rumgucker]

Eben.. deswegen schrieb ich ja, dass Kahlos Kiste halb so genau sei. Die fängt bei 70mOhm an (Du bei 30mOhm).

Mir scheint es, dass wir den Ergebnissen ESR < 50 mOhm nicht wirklich trauen dürfen.

[Basstler]

Die sollten auch nach paar Millimeter 35µ CU vernachlässigbar sein.

[Rumgucker]

Ich bin sehr gespannt, wie Alfsch ESL bestimmt hat.

[Gerd]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Hammer! Danke für die Infos, Basstler.

So ähnlich scheint Kahlos Kiste auch zu rechnen. Nur in etwa halb so genau genau (1-Punkt-Calib)

Aber weiter rummessen mach mal bitte nicht. Sonst gibts echt noch ne Abmahnung.

so arbeiten alle automatischen Meßbrücken, und deratige beschreibungen fonden sich in allen manuals.

Den ESL kann man messen, wenn man weit genug oberhalb der Eigenresonanz mißt. Wenn z.B. die Eigenresonanz bei 500KHz liegt, mißt man einfach bei 5MHz den C als Induktivität.
Das hatte ich Dir schon geschrieben, als Du den Serienkreis mit 111KHz Resonanzfrequenz bei 200KHz gemessen hattest, daß Du mehr oder weniger irgendwas induktives mißt. Um halbwegs brauchbare Ergebisse zu erhalten müssen jedwede leitungsinduktivitäten vermieden werden, und die Meßfrequenz mindestens um den Faktor 10 über der Eigenresonanz liegen.

Mit eigenem Meßaufbau würde ich evtl. so vorgehen:

Bestimmung der Eigenresonanz des C, dann 100nH in Reihe schalten, erneut Resonanzfrequenz bestimmen, und nochmal 100nH in Reihe schalten, und wieder die Resonanzfrequenz bestimmen.
Aus diesen 3 Frequenzen und den bekannten 2 mal 100nH Zusatzinduktivität kann man auf ESL zurückrechnen.