测量电容容量和耗散因数的方法解析

作者： Digi-Key 工程师 Erik Brateng

正确测量电容容量和耗散因数的关键是电表设置。

电压设置对于高电容容量的电容而言至关重要。对于某些电容表，如果施加到测试元件的电压不够，电容容量读数就会很低。

频率设置也很重要。由于电容容量随频率的变化而变化，因此行业标准将测试频率指定为1MHz、1kHz或120Hz（请参见表1）。

辨别EIA II类电容的老化现象同样重要。对于II类材料，电容容量会随时间而减小。因此，一项广为接受的行业惯例规定，在最后一次加热（TOLH）后1000小时内，电容容量应处于容差范围内。

为什么需要根据电容容量范围在不同的测试频率 / 电压下测量电容容量？

仪表的频率设置取决于元件的寄生特性。为了更准确地读取元件数值，测量频率应偏离元件的自谐振频率（SRF）。行业用户会根据电容值在不同的频率点设置标准（请参见表1）。超过10uF的电容值被视为属于钽电容的范围。因此，随着陶瓷电容容量范围开始扩大并覆盖了钽电容的范围，业界将用于钽电容测量的频率标准应用于陶瓷电容中。

施加的电压还取决于电容的电容容量。通常，针对10uF及以下电容值施加的电压为1.0±0.2 Vrms。但当电容值超过10uF时，施加的电压为0.5±0.1 Vrms。高电容容量电容的阻抗非常低，因此要提供充足的电流以进行测量，电源需要的电流还要大于1.0±0.2 Vrms时的电流。通过降低施加的电压，电源就能提供充足的电流以准确测量高电容容量的电容。

电容容量的 Cp 和 Cs 有什么区别？

阻抗分析仪可以采用并联（称为Cp）或串联（称为Cs）的方式来测量电容容量。电路模型将取决于电容的电容值（参见图1）。

当C较小且阻抗较高时，C和Rp之间的并联阻抗将明显高于Rs。因此，用于测量电容容量的仪表设置应为Cp。当C较大而阻抗较小时，C和Rp的并联阻抗就不是很明显了。因此，应将Cs用作电表设置来测量电容容量。选择阻抗设置的一个经验法则是，当电容阻抗值大于10kΩ时，使用Cp；当电容阻抗值小于10Ω时，使用Cs。

如何准确测量品质因子（ Q ）？

品质因子用于衡量电容在理论上起到纯电容作用的程度。它是耗散因子（DF）的倒数。通常，当电容容量≦330pF、DF>330pF时才会报告Q值。

借助使用（与特定电容容量范围相对应的）精确电感线圈的Q表可以获得准确的Q值。通常需要多个线圈才能在0.5～330pF的范围内进行充分测量。对于大于330pF的电容，可以取损耗因子的倒数来计算品质因子（请参见公式1）。

什么是电容的允受的纹波电流？

为响应电容中出现的电压波动，充电电流或放电电流会充入或离开电容。此时进入或离开电容的电流称为纹波电流。该电流通常以有效值表示，因为从原理上说它并不是直流电。电容会随着纹波电流产生热量，因此必须设置一个上限，而该上限的值就是所谓的允受的纹波电流。
编辑：hfy