电容测试
数
字
式
电
容
测
试
仪
设
计
系部：电气工程系
专业:电子信息工程技术
学号：112222010120
姓名：李春节
指导老师：范江波
摘要
本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容。其脉冲输入信号是555定时器构成的多谐振荡器所产生。信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精确度可以达到0.1%。然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出的信号滤波，使最终输出电压与被测量的电容值呈线性关系。最后是输出电压的数字化，将输入到7448译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。
关键词：: 电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管。
目录
引言 (4)
第1章指设计标 (5)
第2章设计原理 (5)
2.1 设计原理框图 (5)
2.2 方案设计 (5)
2.3 模块介绍 (6)
2.3.1 控制器电路 (6)
2.3.2 时钟脉冲发生器 (7)
2.3.3 计数和显示电路 (9)
第3章单元电路的设计 (10)
3.1 直流稳压电源设计 (10)
3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (10)
3.1.2直流稳压电源的原理框图分析 (10)
3.1.3直流稳压电源特点 (11)
3.2 产生波形设计方案 (11)
3.2.1 由555定时器搭建多谐振荡器 (11)
3.2.2由555定时器搭建单稳态触发器 (13)
第4章设计的步骤和过程 (14)
4.1 设计制作的过程 (14)
4.2 时钟及控制信号的关系等 (15)
第5章设计的仿真与运行结果 (15)
5.1 电路的调试 (15)
5.2 仿真测量 (16)
5.2.1 仿真测量实验一 (16)
5.2.2 仿真测量实验二 (16)
5.3 结果分析 (17)
第6章芯片介绍 (18)
6.1 555芯片功能介绍 (18)
6.2 74LS160芯片介绍 (20)
第7章结论 (21)
7.1 过程中遇到的困难及解决办法 (21)
7.2 设计心得体会 (21)
第8章附录 (22)
8.1 整机的电路图 (22)
8.2元器件清单 (22)
引言
随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
在日常的电路工程或者是电路试验中，电容是一个最常见的元器件，实际应用中，对电容的电容值的准确度要求也是很高的。在实际操作中，对电容的测量存在许多麻烦，数值的表现也不够直观。为此，我们查阅资料，根据所学的知识，设计了一个数字电容测试仪，只要接入被测电容，打开开关以后，就能直接在屏幕上显示出电容的大小，方便在以后的实验中对电容的使用。
第一章设计指标
设计要求：
1、基本部分
(1) 自制稳压电源。
(2) 被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内
(3) 设计两个的测量量程。
(4) 用3为数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
2、发挥部分
(1) 至少设计两个以上的测量量程，使被测电容的容量扩大到100PF至100μF范围内。
(2) 测量误差小于10%。
(3) 其它。
第二章设计原理
2.1设计原理框图
2.2 方案设计
利用单稳态触发器或电容器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽窄，即控制脉冲宽度 Tx严格与 Cx成正比．只要把此脉冲与频率固定不
变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示．如果时钟脉冲的频率等参数合适，数字显示器显示的数字 N便是 Cx的大小。之所以选择该方案是考虑到这个方案不仅设计比较容易实现，而且必要时还可以扩展量程，更重要的是该方案设计出来的数字测试仪测量的结果比较精确。
2.3 模块介绍
2.3.1 控制器电路
控制器的主要功能是根据被测电容 Cx的容量大小形成与其成正比的控制脉冲宽度 Tx．图2所示为单稳态控制电路的原理图．该电路的工作原理如下：
当被测电容 Cx接到电路中之后，只要按一下开关 S，电源电压Vcc 经微分电路1C、1R和反向器，送给 555定时器的低电平触发端2一个负脉冲信号使单稳态触发器由稳态变为暂稳态，其输出端3由低电平变为高电平．该高电平控制
与门使时钟脉冲信号通过，送入计数器计数．暂稳态的脉冲宽度为Tx=1.1RCx ．然后单稳态电路又回到稳态，其输出端3变为低电平，从而封锁与门，停止计数。可见，控制脉冲宽度 Tx 与RCx 成正比．如果R 固定不变，则计数时钟脉冲的个数将与Cx 的容量值成正比，可以达到测量电容的要求。
由于设计要求 ，Cx 的变化范围为 1F μ—999F μ，且测量的时间小于2s ，即 Tx<2s ，也就是 Cx 最大(999F μ)时 Tx<2s ，根据 Tx=1.1RCx 可求得 ：
取R=1.8K ．微分电路可取经验数值，取1R =1K ，2R =10K ，1C =l F μ。
2.3.2 时钟脉冲发生器
这里选用由555定时器构成的多谐振荡器来实现时钟产生功能。电路原理图及其输出波形如图 3所示。
振荡波形的周期为：
123420.7()T tp tp R R C =+≈+
可见所选元件基本满足设计要求．为了调整振荡周期，3R 可选用5.6K 的电位器．
2.3.3 计数和显示电路 由于计数器的计数范围为1F μ—999F μ，因此需要采用 3个二——十进制加法计数器．这里选用 3片74LS160级联起来构成所需的计数器．一片74LS160和数码管连接如下图:
三片74LS160和三个数码管连接出来的显示图如下图：
第三章单元电路的设计
3.1 直流稳压电源设计
3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路
（1）电网供电电压为交流220V（有效值），50Hz，要获得低压直流输出，首先须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要的交流电压。
（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向的直流电，但其幅值变化大。
（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑的，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。
（4）滤波后的直流电压再通过稳压电路，便可得到基本上不受外界影响的稳定的直流电压输出，供给负载。
3.1.2直流稳压电源的原理框图分析
采用电源变压器将电网220V，50Hz交流电降压后送整流电路，整流桥选用的二极管需要考虑允许承受的电压和电流值。
滤波器常采用无源元件R，L，C构成的不同类型滤波电路。由于本电路为小功率电源，故可用电容输入式滤波电路。
稳压电路采用串联反馈式稳压电路。比较放大单元采用分立三极管组成的差动放大器或者集成运算放大器，可提高电路的稳定性。
过流保护器：串联稳压电路中，调整管与负载串联，当输出电流过大或者输出短路时，调整管会因电流过大或电压过高使管耗过大而损坏，所以须对调整管采取保护措施。
3.1.3直流稳压电源特点
采用集成稳压器构成直流稳压电源，具有使用方便，结构简单及性能优良等许多特点，因而得到广泛应用。
从电路中我们可看出，此电路多加了一只三极管和几只电阻，R2与D组成BG2的基准电压，R3，Rp，R4组成了输出电压取样支路，T2b点的电位与T2e点的电位进行比较（由于DZ1的存在，所以T2e点的电位是恒定的），比较的结果有T2的集电极输出使T2c点电位产生变化从而控制T1的导通程度（此时的BG1在电路中起着一个可变电阻的作用），使输出电压稳定，Rp是一个可变阻器，调整它就可改变A点的电位（即改变取样值）由于T2e点的变化，T2c点电位也将变化，从而使输出电压也将发生变化。这种电路其输出电压灵活可变，所以在各种电路中被广泛应用。
3.2 产生波形设计方案
3.2.1 由555定时器搭建多谐振荡器
由555定时器组成的多谐振荡器如图2-3所示，它既为下一级的单稳态触发
器提供输入脉冲，又为后面计数器开始计数提供信号脉冲。
其工作原理如下：
多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电
容C 上电压UC 略低于cc U 3
1 ，Uo 输出高电平，V1截止，电源UCC 通过R1、R
2 给电容C 充电。随着充电的进行UC 逐渐增高，但只要cc c cc U U U 3
231 ， 输出电压Uo 就一直保持高电平不变，这就是第一个暂稳态。当电容C 上的电压UC 略微超过cc U 32 时(即U6和U2均大于等于cc U 3
2 时)， RS 触发器置 0，使输出电压Uo 从原来的高电平翻转到低电平，即Uo=0，V1导通饱和，此时电容C 通过
R2和V1放电。随着电容C 放电，UC 下降，但只要cc c cc U U U 3
132 ， Uo 就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态。当UC 下降到略微低于cc U 3
1 时，RS 触发器置 1，电路输出又变为Uo=1，V1截止，电容C 再次充电，又重复上述过程，电路输出便得到周期性的矩形脉冲。其振荡周期为：()2ln 2R T 021C R += 工作波形如图9所示。
3.2.2由555定时器搭建单稳态触发器
由555定时器构成的单稳态触发电路如图2-5所示，它可以产生占空比一定的脉波，此脉波用来控制计数。在单稳态触发电路后加反相器用来控制74273锁存计数值。单稳态触发器的工作原理如下：
1．稳定状态
没有加触发信号时，输入i u 为高电平。接通电源后，CC V 经电阻R 对电容C 进
行充电，当电容C 上的电压CC c V u 3
2≥时，输出0=o u 。与此同时电容C 迅速放完电，0≈c u ，0=o u 不变。
2．触发进入暂稳态
当i u 由高电平变为低电平时，此时0≈c u ，输出o u 由低电平跳跃到高电平。此时，电源CC V 经R 对C 充电，电路进入暂稳态。在暂稳态期间内输入电压i u 回到高电平。
3．自动返回稳定状态
随着C 的充电，电容C 上的电压c u 逐渐增大。当c u 上升到CC c V u 3
2≥时，输出o u 由高电平跳跃到低电平。与此同时，C 迅速放完电，0≈c u 。电路返回稳定状态。
单稳态触发器输出的脉冲宽度W t 为暂稳态维持的时间（及占空比），它实际
上为电容C 上的电压由0≈c u V 充到CC V 3
2所需的时间，可用下式估算: RC RC t w 1.13ln ≈=
式中R 和C 为外接电阻和电容。
第四章设计的步骤和过程
4.1 设计制作的过程
(1) 查阅资料，了解数字电容测试仪的基本工作原理和工作原理电路图，把整体电路图分解成一个个单独的模块。
(2) 通过查阅集成块的参考书，了解各个模块中的集成块的构造就作用，对集成块的使用方法已经集成块的输入输出端以及集成块的进制有一定得了解。
(3) 通过网络，下载EWB(Electronics Workbench)软件，通过网络教程对软件的使用方法进行学习，初步学会通过该软件设计电路图。
(4) 根据整体电路的要求，设计出各个部分模块的电路，通过示波器的检查，确保各个模块正常工作。
(5) 把设计好的各个模块组装成整体的电路，并且根据设计指标进行调试，知道出现预期结果为止。
4.2 时钟及控制信号的关系等
由于利用单稳态触发器或电容器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽窄，即控制脉冲宽度 Tx严格与 Cx成正比。因此，只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示，这个时侯，如果时钟脉冲的频率等参数调得合适的话，那么数字显示器显示的数字 N便是 Cx的大小
测量值用数码管显示及单位的确定，对不同的转换方法所得的结果有不同的测量方法。如将电容容量转换为电压，则可通过AD转换电路，将模拟电压转换为数字电压，再接至数码管显示。而频率的测量则可用计数器计数来实现，通过计算参数使待测电容与计数值满足某一函数关系，通过这个函数关系可表示出待测电容的大小。而测脉冲宽度法事实上与测频率法相同，脉冲作为门控信号，与时钟脉冲发生器产生的固定频率相“与”，待测电容容量越大，脉冲宽度越宽，则相“与”后产生的计数脉冲越多，再按照测频率法的方法就可以测量出待测电容的容量。
第五章设计的仿真与运行结果
5.1 电路的调试
重按照整机电路图接好电路，检查无误后即可通电调试计数和显示电路只要连接正确，一般都能正常工作，不用调整．主要调试时钟脉冲发生器和控制器.首先调试时钟脉冲发生器，使其振荡频率复合设计要求．用频率计检测电路的输出端，最好用示波器监测波形调整电位器，使输出脉冲频率约为 500Hz，接着调试控制器．将一个 100F 的标准电容接到测试端，按一下开关 s，使单稳态电路产生一个控制
脉冲，其脉宽Tx=1.1RCx ，它控制与门使时钟脉冲通过并开始计时．如果显示器显示的数字不是 100，则说明时钟脉冲的频率仍不符合要求，可以调节3R 再复上述步骤，经多次调
整直到符合要求为止。
5.2 仿真测量
5.2.1 仿真测量实验一
当电路参数调试符合要求后,将一个300F μ的标准电容接到测试端, 按一下开关 s,结果显示如下图:
误差计算：3013001000.33%20%300
-?=<，符合误差在20%之内的要求
5.2.2 仿真测量实验二
开关3分别打开闭合一次，显示屏清零，然后在待测电容处连接一个假设电容值为521F μ的电容，打开开关S ，观
察显示屏上所检测出来的数值，并与假设值比较，具体操作以后，显示如下图：
误差计算：521521100%0%20%521
-?=<，符合误差允许的范围。 5.3 结果分析
通过上面两个数值的测量，可以得出此数字电容测试仪的设计是正确的，可以比较准确的测量出一个待测电容的电容值，并且能够将误差控制在很小的范围内。只要接入被测电容，打开开关以后，就能直接在屏幕上显示出电容的大小，方便在以后的实验中对电容的使用。
经过调试，发现当被测电容容量在1F μ到100F μ之间时，测量值比较精确，而当被测电容容量在0.01F μ到1F μ之间时，测量值误差较大，并且显示方面
也出现了一点问题。但被测电容要求在0.01F μ到100F μ之间，为此，在原电路基础上我们进行了改进，由于Tx=1.1RCx ，当Cx 在0.01F μ到1F μ之间时，只要将R 扩大100倍，那么Tx 将与Cx 在1F μ到100F μ时一样，即Tx 在两种情况下大小相等，于是只要增加一个小量程档，就能有效地解决这个问题。
第六章 芯片介绍
6.1 555芯片功能介绍
555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的组合集成电路。该电路可以在最基本的典型应用方式的基础上，根据实际需要，经过参数配置和电路的重新组合，与外接少量的阻容元件就能构成不同的电路，因而555电路在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。
555时基电路的电路结构和逻辑功能
1.电路结构及逻辑功能
图13为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS 触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：
1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS 或接地，一般情况下接地。
8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC ，双极型时基电路VCC 的范围是4.5～16V ，
CMOS型时基电路VCC的范围为3～18V。一般用5V。
3脚：OUT（或Vo）输出端。
2脚：TR低触发端。
6脚：TH高触发端。
4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C1、C2基准电压分别为2/3Vcc，1/3Vcc的情况下，555时基电路的功能表如表6-1-1示。
表6-1-1 555时基电路的功能表
6.2 74LS160芯片介绍
1. 74LS160芯片引脚如图6-2所示
1）LD ：同步置数控制端
2）CR ：异步置0控制端
3）p CT 和T CT ：计数控制端
4）03D D ：并行数据输入端
5）03Q Q ：输出端
6）CO ：进位输出端
2. 74LS160的功能表如6-2-1所示
表7-2-1 74LS160的功能
电子负载—超级电容测试方法
超级电容测试方法 超级电容：采用物理、化学或者混合方式实现超大容量双层电容器。主要用来“削峰填谷”，比如：主电源和备用电源切换时的续电（基站及服务器，网络机房，通讯等行业）；快速充放电短时储存环境（比如动车的启动与刹车时充放电时省电，并且减小对启动电源的要求，地铁车辆，电动车，太阳能发电等）；在快充快放环境是替代一些蓄电池和动力电池（电动工具行业，电动大巴等）。 超级电容特点：快充快放、循环寿命长、放电电流大、功率密度较高、安全、稳定及温度特性好、单节电压较低。 费思负载在测试超级电容时的特点， 精确度：负载就有0.05%的电压回读精确度，保证测试的精确度 集成功能：集成了超级电容的内阻和容量测试功能。测试方法简单。 完善的接口：RS232,USB,GPIB口并且配备相应软件，数据，图像报告，循环测试一键完成。 配件及软件：可监控电容组的每分电容的电压一致性和电压值，同时监控温度， 测试内容：内阻、容量、单节一致性、充放电曲线。 测试仪器：电源（电压高于电容组的最高开路电压，电流适当）、电容器、负载仪（功率及电压适当）、示波器（长存储最好）、万用表（选用，使用费思负载，可不使用本仪器）。 充电方式： 恒流转恒压充电。 接线方式，测试之前请确认电容的正负极。请确认连接电路。 超级电容充电测试
负载设置：远端采样打开，电池（电容）恒压功能打开， Shift+0打开电容测试功能。设定截止电压，电容计算电压的上下限。设定充电电流。按on/off键，开始测试，屏幕显示测试结果。一键完成测试。 本测量测试，充电时间，充电内阻，充电电量，电容容量。充电曲线，漏电流等测试。充电曲线，请链接上位机软件。 以上设置，请参看相关说明书。 放电方式： 接线方式：请确定电容正负极及确定连接方式。 超级电容放电测试 负载设置：远端采样打开，电池（电容）恒压功能打开， Shift+0打开电容测试功能。设定截止电压，电容计算电压的上下限。设定放电电流。按on/off键，开始测试，屏幕显示测试结果。一键完成测试。 本测量测试，放电时间，放电内阻，放电电量，电容容量。放电曲线。 放电曲线，请链接上位机软件。 以上设置，请参看相关说明书。 配件及配件功能和软件 配件及配件说明： 接线端子：配件每组具有6个端子，分别接负载、电容和电源。 通讯接口：具有RS232接口接电脑，连接软件。 电压采样：具有32路电压测量端子，测量各个分电容的电压曲线。 温度采样：具有8路温度测量端子，测量电容组在充放电循环时的发热及分布。
电解电容测试指导书
1目的 为了规范电解电容器来料检验及抽样计划，并促进来料质量的提高，特制定该检验规范。 2适用范围 适用于IQC对电解电容器来料的检验。 3准备设备、工具： 4外观物理检测 4.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。电容器上的标识应包括：商标、工作电压、标准静电容量、极性、工作温度范围。 4.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。 4.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度以及引岀端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内，且外观尺寸要符合本公司选用要求。 4.4检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况； 且其标识清晰牢固、正确完整。 4.5检查其引岀端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引岀端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。 4.6检查电解电容标注的生产日期不应超过半年，并作好记录。 5容量与损耗测试 5.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（电解电容一般会有±20%勺误差范围），其损耗角 正切值tan 9 （即D值）大小是否符合国家标准（电解电容器tan 9 0.25 ）。 5.2对Zen tech电桥测试仪的使用方法：正确连接电源以后，按POWE!键开启测试仪的工作电压； 按LCR键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。 5.3按UP'与DOWN!选择测试量程（疗、nF、pF），按FREQ键选择测试频率（100HZ 120HZ 1KHZ，可根据厂商提供的技术参数来选择所需的测试频率，本试验选择100HZ'。
超级电容器的组装及性能测试实验指导书 (1)汇总
超级电容器的组装及性能测试指导书 实验名称：超级电容器的组装及性能测试 课程名称：电化学原理与方法 一、实验目的 1．掌握超级电容器的基本原理及特点； 2．掌握电极片的制备及电容器的组装； 3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。 二、实验原理 1．电容器的分类 电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。 传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。 双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。 2．双电层电容器 双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。 双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。 双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。 这里极化过程包括两种: （1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。 当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。
超级电容测试系统方案
超级电容测试系统方案 超级电容：采用物理、化学或者混合方式实现超大容量双层电容器。主要用来“削 峰填谷”，比如：主电源和备用电源切换时的续电（基站及服务器，网络机房，通讯等行业）；快速充放电短时储存环境（比如动车的启动与刹车时充放电时省电，并且减小对启动电源的 要求，地铁车辆，电动车，太阳能发电等）；在快充快放环境是替代一些蓄电池和动力电池（电动工具行业，电动大巴等）。 超级电容特点：快充快放、循环寿命长、放电电流大、功率密度较高、安全、稳定及温度特性好、单节电压较低。 电子负载在测试超级电容时的特点， 精确度：电子负载有0.05%的电压回读精确度，保证测试的精确度 集成功能：集成了超级电容的内阻和容量测试功能。 完善的接口：RS232,USB,GPIB 口并且配备相应软件，数据，图像报告，循环测试一键完成。 配件及软件：可监控电容组的每分电容的电压一致性和电压值，同时监控温度， 测试内容：内阻、容量、单节一致性、充放电曲线。 测试仪器：电源（电压高于电容组的最高开路电压，电流适当）、电容器、负载仪（功 率及电压适当）、示波器（长存储最好）、万用表（选用）。 充电方式： 恒流转恒压充电。 接线方式，测试之前请确认电容的正负极。请确认连接电路。 超级电容放电测试 电子负载设置：远端采样打开，电池（电容）恒压功能打开， Shift+0 打开电容测试功能。设定截止电压，电容计算电压的上下限。设定充电电流。 按on/off键，开始测试，屏幕显示测试结果。一键完成测试。 本测量测试：充电时间，充电内阻，充电电量，电容容量。充电曲线，漏电流等测试。 充电曲线，请链接上位机软件。 放电方式 接线方式：请确定电容正负极及确定连接方式。
电容电感测试原理以及操作方法
精心整理 工作原理 图1工作原理图 在被测电容支路有对被测电容的电压、电流取样的取样电路，取样电路的输出端分别接放大电路，从电压放大电路输出的电压信号和从电流放大电路输出的电流信号通过鉴相器输出相位差信号，与电压信号和电流信号通过A/D转换器后，输入CPU计算而得到被测电容值。因为采用了移动的电流取样单元，而使得无需拆除连接线就可以直接测量电容值。 加之测量过程档位是自动进行选择，避免了手动操作引起的误差，因此具有稳定性好、重复性好，准确可靠的特点。 仪器面板 图2仪器面板图 1：液晶屏幕 2：打印机：打印测量数据和波形 3：电流测试钳插座 4:输出电压接线柱 5：接地端 6：电压输出开关 7：测量转换开关（电容测量/电感测量） 8：电源开关 9：电源（AC220V）插座 10：屏幕亮度 11：按键功能区 【→】和【←】键可用于平移光标,还可用于改变数值大小。 【↓】和【↑】键可用于改变光标的上下位置,有时可用于增减数字。 【退出】键表示否定光标的提示,【确认】键表示肯定光标的提示。 【打印】键按此键后可得屏幕所显示的测量数据打印出来。 【复位】键按此键后直接跳回主菜单。 接线方法
A、并联电容器测量 进行测试前，应按使用要求正确连接电源线及信号电缆。 图3接线方式示意图 图4仪器现场测量实例 1、将测试电压电缆一端接到仪器测试电压输出端子④、⑦上； 2、将测试电流信号电缆插在仪器测试信号输入插头③上； 3、接好测试仪器220V电源线； 4、将测试电压电缆分别夹在被试电容器组两极的连接母线上，钳形电流取样表卡在所需测量的单台电容器的套管处； 5、闭合仪器电源开关⑧； 6、将面班上的“功能开关”置于“电容测量”，最后将“电压输出开关”置于“通”的位置即进行电容测量，液晶屏幕上显示的数据即是测量结果 7、将钳形电流表取下，卡于另一台需测量的电容器上，直至该相测量完毕。 8、测试结束后，切断电源，并将面板上所有开关恢复到测试前的状态，拆除所有接线。 B、电抗器电感测量 1、接线方法同测量电容时一样，只是被测试品为电感； 2、开机按【确认】后屏幕显示主菜单画面，将光标移至【设置】处，进入第3屏设置参数，将【等效阻抗】设为【串联电感】模式。按【确认】键并存入设置值，回到主菜单。 3、将光标移至【测量】处，按确认进入测量状态。 4、将【电压输出开关】置于【通】的位置即进行电感测量。 C、电感测量注意事项 1、被测电感的Q值越高，测量准确度越高。 2、因仪器测试电压较高，测量小电感量电感时（10mH以下），测试时间不宜过长，在测试结果稳定后尽快关断电压输出开关，以免大电流损坏仪器电源和被测试品电感。 操作步骤 开机后屏幕显示主菜单画面（第1屏开机显示）。 第1屏主菜单 2）设置 如欲设置参数，将光标移至设置处，进入第2屏设置参数。 第2屏设置参数第3屏存入设置值 在第2屏画面中，有以下内容可以调整
铝电解电容的耐压测试方法
电解电容器的耐压测试方法 电解电容器耐压测试及应用 电容的耐压，表示电容在一定条件下连续使用所能承受的电压。如果加在电容上的工作电压超过额定电压，电容内部的绝缘介质就有可能被击穿，造成极片间短路或严重漏电。因此，电容的工作电压不能大于其额定耐压，以保证电路可靠工作。 对于电解电容器，漏电流是性能指标中重要的一项。电解电容的漏电流与电压的关系密切，漏电流随工作电压的增高而增大。当工作电压接近阳极的赋能电压时，漏电流会急剧上升。通过测试电解电容的漏电电流，可以推算出它的极限耐压和额定耐压，对于电路中电容耐压的取值，有直接的参考意义。 根据这个原理，笔者设计并制作了～款电容耐压测试仪，其线路简单、成本低廉、制作容易，较好地解决了业余条件下电容耐压测试的问题。 变压器T1和T2型号相同，背靠背对接，提供高低压两组电源，并起到隔离作用。低压的经整流滤波后，由R1、DWl、Q1、Ral～Ral 1组成电流可调的恒流源。高压的经整流滤波后由Rbl～RblO、DW2分压，Q2输出可调的直流电压。使用时选择合适的电压Uc和电流Jc，将被测电容接到Cxa、Cxb两点上，此时会看到电压表指针缓慢偏转，达到一定的位置后静止，指针所指的电压即为该电容在漏电电流为lc时所承受的耐压。 波段开关K3、K4（各单挡11位）分别是测试电压和电流（即漏电流）选择开关，其测试量程如表1所示。表2为测试电路中的元件清单。 一、测试电路的使用方法 1.将测试电压调到比电容额定电压高一些的挡位。如测试35V的申容。可将挡位放到64V，测试50v的电容，可将挡位放到64M或96V.挡位高一些对测试结果影响不大，只是挡位越高，三极管Q1的功耗相应会大一些。 2.选择合适的测试电流。测试电流应根据电容容量来选择，容量越大测试电流也越大。对于4700μF以上的电容，可选择大于10mA的测试电流；对于1000～4700μF的电，容，可选择5mA左右的测试电流：对于10μF以下的电容，可选择0.2～1mA的测试电流。 3.红色鳄鱼夹接电容正极，黑色鳄鱼夹接电容负极。接好后看到电压表指针先匀速缓慢偏转。正常情况下偏转位置应超过额定电压，当达到某一值时其指针偏转变慢，并且越来越慢，最终静止下来，此时电容的漏电流等于Q1集电极的恒流电流，电压表所指示的电压，为此电容在漏电电流为Ic时所承受的耐压，可粗略认为是该电容的极限耐压。 4.测试完毕后将开关K2闭合，待电容放电后取下。 表3是利用附图的测试电路测量的部分电解电容器的产品实例。 二、测试经验总结 1.电容容量越大，测试电流（漏电流）也应相应变大。 国产的铝电解电容器，在额定电压6.3～450V，标称容量10～680μF时，漏电流可按下列公式计算：I≤（KxCxU）／1000公式中：I为漏电流（mA）；K为系数（20℃±5℃时，K=O.03）；U为额定工作电压（V）；C为标称容量（μF）； 2.由于电解电容器只能单向工作，如将电解电容正负端接反测试，在5mA电流下测试其电压会极低，大约只有4V 左右。 3.长期不用的电解电容器，由于氧化膜的分解，容量、耐压都有一定的衰减，在第一次使用时，应先加低压（1／2额定耐压）老化一段时间（等效电解电容器的赋能）。 4.同样的容量和耐压的电解电容器，其体积较大、分量较重的一般耐压性能更好些；同样的容量和耐压的电解电容器，其相同的测试电流，电压指针偏转快的，漏电流较小。 5.正品电解电容极限耐压一般为其额定电压的120％左右。 6.当工作电压高于额定电压时，电容就较容易击穿。因此选用电解电容时，应使额定电压高于实际工作电压，并要预留一定的余量，以应付电压的波动。一般情况下，额定电压应高于实际工作电压的10％～20％，对于工作电压稳定性较差的电路，可酌情预留更大的余量。 7.使用本电路测试电解电容器，不会造成电容的损坏。 三、测试电路的改进 1.由于没有购买到合适的电压表头，DC250V以上挡不能指示。如果能够换成DC320v表头就比较理想。表头量程也不宜太大，否则会降低分辨率，用这样的表头去测试低耐压电容时，会造成读数偏差太大。 2.为了取得更准确的测试电压，可将Rbl～Rbl0分压电阻换成相应稳压值的稳压管（加限流电阻）或多圈精密可调电阻。 3.V1若换成数字式电压表，电压读数将更加直观、精确。不过需另外加装一组DC5v浮动电源。
超级电容器的三种测试方法详解(终审稿)
超级电容器的三种测试 方法详解 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。恒电流充放电galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率） 恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗electrochemical impedance spectroscopy (EIS)
电解电容纹波及寿命测试方法
Electrolytic Capacitor Ripple Current Derating Test Method and Life Time Evaluation From：郭雪松 Date：Oct-27-04 一．SPEC 1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司KXG Series) 2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。 3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式： SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM）注：FM/TM取值方法见附表 4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此测试值 线电流的有效值（rms），测试时要调整输入电压值（90V～264V）达到纹波电流最大。见图示： Irms 三．附表（FM&TM取值方法）：NCC公司产品为例 1.Multiplying Factors on KMG Series（radial lead type） Frequency Multipliers Temperature Multipliers 2. Multiplying Factors on KY Series Frequency Multipliers 10.备用电源系统测试 10.1测试工具及仪器 （1）数字万用表FLUKE 289 1台； （2）数字示波器Tektronix DPO3034 1台（含电流卡钳A622，高压隔离探头P5210）；（3）数字兆欧表HIOKI 345 1台，VC60D 1台； （4）功率分析仪YOKOGAWA WT1600 1台； （5）耐压测试仪 TOS5101 1台； （6）输出可调超级电容充电机 BN-CDJ350V 1台； （7） 24V直流电源一台； （8）变桨距系统控制柜轴一柜； （9）变桨试验台SY_BJ_T_V3.1 1台； （10）调压器9KV A 1台； （11）PRODIGIT 3257电子负载； （12）滑动变阻器 BX8-27-2.5A 2台； 10.2.超级电容单体性能测试 10.2.1单体容量测试 ★测试方法： 采用恒流放电法测90V超级电容模块的总容量，由于90V超级电容模块含36个超级电容单体，将总容量乘以36即可得到超级电容单体的容量。 测试电路如图10.1所示。 图10.1. 容量测试电路图 放电电流I1及放电电压下降的电压U1和U2见下表。分级方法应根据分立标准。 ★测试步骤： （1）如图10.1进行接线，设定充电机充电电压为150V，闭合F1； （2）断开F3，闭合F2，对超级电容模块C充电。C达到额定电压后，保持充电机输出30min，以I2=1A电流充电，每15s记录一次150V超级电容模块端电压；以I2’=2A电流充电，每30s记录一次150V超级电容模块端电压； （3）将示波器电压探头接C的正负极端，将电子负载设置为恒流模式，电流值设置为I1=4A放电。断开F2并闭合F3对超级电容进行放电，每30s记录一次150V超级电容模块端电压。 （4）记录C的正负极之间电压U随时间的变化曲线（如图10.2示意）； 如何测试电容器质量的好坏？ 在没有特殊仪表仪器的条件下，电容器的好坏和质量高低可以用万用表电阻档进行检测，并加以判断。容量大（1μF以上）的固定电容器可用万用表的电阻档（R×1000）测量电容器两电极，表针应向阻值小的方向摆动，然后慢慢回摆至∞附近。接着交换测试棒再试一次，看表针的摆动情况，摆幅越大，表明电容器的电容量越大。若测试棒一直碰触电容器引线，表针应指在∞附近，否则，表明该电容器有漏电现象，其电阻值越小，说明漏电量越大，则电容器质量差;如在测量时表针根本不动，表明此电容器已失效或断路;如果表针摆动，但不能回到起始点，则表明电容器漏电量较大，其质量不佳。 压力表对于容量较小的电容器，用万用表来测量往往看不出表针摆动，此时，可以借助一个外加直流电压和用万用表直流电压档进行测量，其方法如图1所示，即把万用表调到相应的直流电压档，负（黑）测试棒接直流电源负极，正（红）测试棒接被测的电容器一端，另一端接电源正极。 一只性能良好的电容器在接通电源的瞬间，万用表的表针应有较大摆幅;电容器的容量越大，其表针的摆幅也越大，摆动后，表针能逐渐返回零位。如果电容器在电源接通的瞬间，万用表的指针不摆动，则说明电容器失效或断路;若表针一直指示电源电压而不作摆动，表明电容器已被击穿短路;若表针摆动正常，但不返回零位，说明电容器有漏电现象，所指示的电压数值越高，表明漏电量越大。需要指出的是：测量容量小的电容器所用的辅助直流电压不能超过被测电容器的耐压，以免因测量而造成电容器击穿损坏。要想准确测量电容器的容量，需要采用电容电桥或Q表。上述的简易检测方法，只能粗略判断压力表电容器的好坏。 方法一：指针式万用表测量。 1、用万用表电阻档检查电解电容器的好坏 电解电容器的两根引线有正、负之分，在检查它的好坏时，对耐压较低的电解电容器(6V或 l0V)，电阻档应放在R×100或 R×1Ｋ档，把红表笔接电容器的负端，黑表笔接正端，这时万用表指针将摆动，然后恢复到零位或零位附近。这样的电解电容器是好的。电解电容器的容量越大，充电时间越长，指针摆动得也越慢。 2、用万用表判断电解电容器的正、负引线 一些耐压较低的电解电容器，如果正、负引线标志不清时，可根据它的正接时漏电电流小(电阻值大)，反接时漏电电流大的特性来判断。具体方法是：用红、黑表笔接触电容器的 电解电容器测试方法详解 1目的 为了规范电解电容器来料检验及抽样计划，并促进来料质量的提高，特制定该检验规范。 2适用范围 适用于本公司IQC对电解电容器来料的检验。 3准备设备、工具： 所需工具及其规格型号如表一所示： 表一（工具规格型号） 品名规格/型号数量品名规格/型号数量 调压器0V～450V/三相1台电流表UNI-T 1台 万用表FLUKE-117C 1台游标卡尺mm/inch 1把电桥测试仪Zen tech 1台双综示波器LM620C型1台高低温交变湿 1台温度计1支热试验箱 4外观物理检测 4.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。电容器上的标识应包括：商标、工作电压、标准静电容量、极性、工作温度范围。4.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。 4.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度以及引出端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内，且外观尺寸要符合本公司选用要求。 4.4 检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况；且其标识清晰牢固、正确完整。 4.5检查其引出端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引出端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。 4.6 检查电解电容标注的生产日期不应超过半年，并作好记录。 5容量与损耗测试 5.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（电解电容一般会有±20%的误差范围），其损耗角正切值tanθ(即D值)大小是否符合国家标准（电解电容器tanθ≤0.25）。 5.2对Zen tech电桥测试仪的使用方法：正确连接电源以后，按“POWER”键开启测试仪的工作电压；按“LCR”键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。 超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 ? Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 ?Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） ?Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。 恒电流充放电 galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗 electrochemical impedance spectroscopy (EIS) 由交流阻抗曲线可以看出体系随着频率改变的变化趋势，得出测试体系某个状态下的包括溶液电阻、扩散阻抗的情况，可以通过测试交流阻抗对测试的未知体系进行电化学元件模拟。 电容的测量方法与详细单位换算 电容是板卡设计中必用的元件，其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方面。 ①电容的功能和表示方法。 由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在电路中编号为8的电容。 ②电容的分类。 电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。 ③电容的容量。 电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。 ④电容的容量单位和耐压。 电容的基本单位是F（法），其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。由于单位F 的容量太大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。换算关系：1F＝1000000μF，1μF=1000nF=1000000pF。 每一个电容都有它的耐压值，用V表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。 ⑤电容的标注方法和容量误差。 电容的标注方法分为：直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容，多采用直标法。如果是0.005，表示0.005uF=5nF。如果是5n，那就表示的是5nF。 数标法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是10的多少次方。如：102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示20x10x10x10 PF。 色标法，沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一、二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数（单位为pF）。颜色代表的数值为：黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。 电容容量误差用符号F、G、J、K、L、M来表示，允许误差分别对应为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。 ⑥电容的正负极区分和测量。 电容上面有标志的黑块为负极。在PCB上电容位置上有两个半圆，涂颜色的半圆对应的引脚为负极。也有用引脚长短来区别正负极长脚为正，短脚为负。 当我们不知道电容的正负极时，可以用万用表来测量。电容两极之间的介质并不是绝对的绝缘体，它的电阻也不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。这样，我们先假定某极为“+”极，万用表选用R*100或R*1K挡，然后将假定的“+”极与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），对于数字万用表来说可以直接读出读数。然后将电容放电（两根引线碰一下），然后两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左（或阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。 ⑦电容使用的一些经验及来四个误区。 一些经验：在电路中不能确定线路的极性时，建议使用无极电解电容。通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。如超过了规定值，需选用耐大纹波电流的电容。电容的工作电压不能超过其额定电压。在进行电容的焊接的时候，电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离，以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过10秒，焊接温度不应超过260摄氏度。 四个误区： ●电容容量越大越好。 很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。 ●同样容量的电容，并联越多的小电容越好， 耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。 ●ESR越低，效果越好。 电解电容测试操作 测试操作时先用两表笔任意麓碰电容的两引脚然后调换表笔再碰一次如果电容是好的万用表指针会向右摆动一下随即向左迅速返回无穷大位置。电容量越大指针摆动幅度越大如果反复调换表笔触碰电容两引脚万用表指针始终不向右摆动说明该电容的容量已低于或者已经消失。NXP代理商测量中若指针向右摆动后不能再向左回到无穷大位置说明电容漏电或已经击穿短路测试时要注意为了观察到指针向右摆动的情况应反复调换表笔触碰电容器两引脚进行测量直到确认电容有无充电现象为止。 在采用上述三种方法进行测试时都应注意正确操作不要用手指同时接触被测电容的两个引脚否则人体电阻将影响测试的准确性容易造成误判。特别是使用万用表的高阻挡进行测量时若手指同时触到电容两引脚或两表笔的金属部分将使指针回不到无穷大的位置给测试者造成错觉误认为被测电容漏电。TI代理效字万用表测量将电容的两脚插人数字万用表的。插座内将数字万用衰置于相应的挡位即可。电电容的检舅电解电容既可以用数字万用表测量也可能用指针万用衷测量用敷字万用表测量电解电容时只需将电容的两脚插人数字万用表的。插座内将数字万用表置于相应的挡位即可。由于散字万用表电容测量挡量程有限般最大只能测量因此散字万用表只能对部分电解电容进行测量。 下面重点说明用指针万用表测量电解电容的方法和技巧。挡位的选择电解电容的容量较一般无极性电容大得多所以测量时应针对不同容量选用合适的量程根据经验一般情况下—的电容可用挡测量大于的电容可用挡测量测量漏电阻将万用表红表笔接咆解电容的负极黑表笔接正极在刚接触的瞬间万用表指针即向右偏转较大幅度对于同一电阻挡容量越大摆幅越大接着逐渐向左回转直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻。此值越大说明漏电流越小电容性能越好然后将红、黑表笔对调万用表指针将重复上述摆动现象。但此时所测阻值为电解电容的反向漏电阻此值略小于正向漏电阻。贴片钽电容即反向漏电流比正向漏电流要大实际使用经验表明电解电容的漏电阻一般应在几百以上否则将不能正常工作。在测试中若正向、反向均元充电的现象即表针不动则说明容量消失或内部断路如果所测阻值很小或为零说明电容嗣电大或已被击穿损坏不能再使用。极性判别对于正、负极标志不明的电謦电容器可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意潮一下电阻记住其大小然后交换表笔再测出一个阻值两次测量中阻值大的那一次便是正向接法即黑表笔接的是正撅红表笔接的是负极。 检测大容量电解电容器的漏电阻用万用表检测电解电容器的漏电阻是利用表内的电池给电解电容充电的原理进行的。一旦将万用表电阻挡位确定下来充电的时间长短便取决于电容的容量大小对于同一咆阻挡而言容量越大充电时间越长例如选用挡测量一只的电解电容待其充完电显示出漏电阻约需左右显然时间过长不太实用但是万用表的不同电阻挡的内阻是不一样的。电阻挡位越高内阻越大电阻挡位越低内阻越小一般万用表的挡的内阻仅是挡的千分之一利用万用表这一特点采用变换电阻挡位的方法是可以比较快速地将大容量电解电容嚣的电阻测出的。钽电容具体操作方法是先使用或低阻挡视容量而定进行测量使电容器很快充足电指针迅速向左回旋到无穷大位置。这时再拨到挡若指针停在无穷大处说明罱电阻极小用挡已经测不出来若指针又缓慢向右摆动最后停在某一刻度上此时的读数即是被测电解电容的电阻值。wxq$# 用电化学工作站测试超级电容器 郑州世瑞思仪器科技有限公司 RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。 以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。 限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标： 下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。 1. 超级电容器的连接 工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。 参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。 运行中，请勿断开超级电容器。 2 .软件功能 2.1 界面布局 左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。 左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。 右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。 2.2 定位显示 本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板，可调 整显示参数：起始循环、循环数量。 2.3 数据计算 软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。 2.4 删除多余的循环 在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。 2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过 该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜单删除显示区域之外的循环。 3. 设定参数 3.1 充电电流 充电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压- 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的充电电流超过 Im，则电压曲线立即越过充电限制电压线，无法对超级电容器实施充电。充电电流一般应设在Im / 2以下。 3.2 放电电流 放电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 - 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的放电电流超过 Im，则电压曲线立即越过放电限制电压线，无法对超级电容器实施放电。放电电流一般应设在Im / 2以下。 3.3 充电限制电压 应低于超级电容器的击穿电压，例如：3V。 3.4 放电限制电压 应低于充电限制电压，例如：0V。 3.5采样周期 采样周期应根据不同的测量目的来设定，一般以每个充放电循环 100 至 1000 个样点为为宜。例如：（A）测量电压阶跃值，可将采样周期设为0.01S、0.001S，以 电化学工作站测试超级电容器 郑州世瑞思仪器科技有限公司 RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。 以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。 限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标： 下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。 1. 超级电容器的连接 工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。 参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。 运行中，请勿断开超级电容器。 2 .软件功能 2.1 界面布局 左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。 左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。 右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。 2.2 定位显示 本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板，可调 整显示参数：起始循环、循环数量。 2.3 数据计算 软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。 2.4 删除多余的循环 在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。 2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过 该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜单删除显示区域之外的循环。 3. 设定参数 3.1 充电电流超级电容测试方案
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