电解电容的耐压测试

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於其额定耐压,以保证电路可靠工作。
    对於电解电容器,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,对於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标缓慢偏转,达到一定的位置后静止,指标所指的电压即為该电容在漏电电流為lc时所承受的耐压。
    波段开关K3、K4(各单挡11位元)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為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元。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64V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。对於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标先匀速缓慢偏转。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,為此电容在漏电电流為Ic时所承受的耐压,可粗略认為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,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≤(K×C×U)/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,电压指标偏转快的,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.当工作电压高於额定电压时,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,否则会降低解析度,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若换成数位式电压表,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。

    4.恒流电阻Ral~Rall,若用一只47欧电阻串联一只4.7kΩ多圈精密电位器代替后,其恒流值(1.1~12mA)可连续可调。



四、测试电路功能的扩展

    除了测试电解电容,本仪表还可以测试以下元件的部分参数:

    1.薄膜电容的耐压。薄膜电容的极限耐压一般高于其额定电压的50%~100%,测试时选择小电流挡(<lmA),电压可选择2倍额定电压。相同容量的电容,充电速度越快,漏电流和损耗越小,品质越好。金属化薄膜电容器在测试时如听到轻微的"啪啪"声,说明其内部有局部击穿,应降低测试电压。

   2.压敏电阻的保护电压。电压挡和电流挡都可以放在最大挡位来测试,电压表头所指即为压敏电阻的保护电压。

    3.LED的工作电压。由于LED的工作电压较低(1.5~3V),需在Cxal、Cxbl处并联数位电压表,电流挡选择5~10mA,通过数位表读数。

    4.二极管的反向击穿电压。对于1N4001系列耐压,其值小于250V的塑封二极管,电流挡可选择lmA,电压挡调至最高,利用电压表头读出其反向击穿电压。

    5.稳压二极管的工作电压。电流挡调至1~5mA,电压挡可略高于其额定值,在电压表头上可读出二极体的实际的稳压值。
 


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