ESR- und ESL-Messung an Kondensatoren mit Vierleitertechnik
Hohe Präzisions-Funktion für Elektroelektronik, EMC und RF Anwendungen
Die Messung von ESR (Equivalence Series Resistance) und ESL (Equivalenz Series Inductance) ist ein grundlegender Test, um das tatsächliche Verhalten von Kondensatoren zu bestimmen, die in der Leistungselektronik, RF-Systemen, Telekommunikation, Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Industrieausrüstung eingesetzt werden. Obwohl ein idealer Kondensator nur elektrische Energie speichert, präsentieren die tatsächlichen Komponenten widersprochende Verluste und parasitäre Induktivitäten, die sich direkt auf die Systemleistung auswirken, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen und elektromagnetischer Verträglichkeit (EMC).
Die Kelvin-Messtechnik von 4 Ports ermöglicht es, Ergebnisse viel genauer zu erhalten als die herkömmlichen Methoden von zwei Terminals. Durch die physikalische Trennung zwischen Stromeinspritzleitern und Spannungsmessungsleitern werden Fehler, die durch Kabel, Steckverbinder und Kontaktwiderstanden entstehen, eliminiert. Dies ist unverzichtbar, wenn extrem niedrige Widerstände in der Reihe von Myliohemianern und Induktivitätswerten in Nanohenries erforderlich sind.
Der ESR stellt die internen Verluste des Kondensators dar und hat direkten Einfluss auf die Energieeffizienz, Wärmeerzeugung, Filterfähigkeit und das nützliche Leben der Komponente. Ein hoher Wert von ESR kann zu erhöhten Temperaturen, höherer Strom, reduzierter Leistung bei DC-DC-Konvertern, Stabilitätsprobleme bei Schaltquellen und Störungen bei elektromagnetischen Emissionstests führen. Aus diesem Grund ist die präzise Charakterisierung von ESR eine wesentliche Tätigkeit bei der Entwicklung und Validierung moderner elektronischer Geräte.
Auf der anderen Seite entspricht ESL der parasitären Induktivität, die durch Terminals, Encapsulates, gedruckte Schaltungen und interne Geometrie des Kondensators generiert wird. Wenn die Frequenz steigt, wird dieser Parameter relevanter und kann dazu führen, dass der Kondensator die Wirksamkeit als Entkopplungs- oder Filterelement verliert. Bei Hochgeschwindigkeits-, Funkfrequenz- und Mikrowellenanwendungen kann die Messung von ESL Leistungsbeschränkungen erkennen, die durch konventionelle Trainingstests nicht sichtbar sind.
Die ESR/ESL-Charakterisierung wird weit verbreitet bei der Gestaltung von Schaltstromquellen, DC-DC-Wandlern, Automobilanlagen, Medizintechnik, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrtelektronik, Servern, Rechenzentren, erneuerbare Energien und Hochgeschwindigkeits-Hardwareentwicklung verwendet. Die gewonnenen Ergebnisse ermöglichen die Optimierung elektronischer Designs, die Verbesserung der Leistungsintegrität, die Verringerung der EWI-Emissionen und die Steigerung der Zuverlässigkeit von Endprodukten.
Für diese Tests werden Präzisions-LCR-Messe verwendet, Impedanz-Analysatoren, Netzwerkvektoranalysatoren (VNA) und Kelvin-Halter von 4 Terminals, die in der Lage sind, von niedrigen Frequenzen bis zu RF-Bereichen und Mikrowellen zu messen. Abhängig von der Anwendung ist es möglich, diskrete Komponenten, Kondensatorbanken, EMI-Filter und komplette elektronische Geräte zu zeichnen und echte elektrische Modelle für Simulations- und Leistungsvalidierung zu erhalten.
Die professionelle Messung von ESR und ESL mittels 4-port-Technik bietet wichtige Vorteile wie eine höhere messtechnische Genauigkeit, die Verringerung von Messfehlern, die frühzeitige Erkennung von Mängeln, die Optimierung elektronischer Designs, die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von EMC und die zuverlässige Validierung kritischer Komponenten. Diese Tests sind unverzichtbar für Hersteller, Forschungslabore und Unternehmen, die die maximale Leistung ihrer elektronischen und Funkfrequenzsysteme erfordern.
