TDK貼片電容：大容量貼片電容測量時(shí)需注意的問題

1.為什么容量測量值會(huì)變小？

測量TDK貼片電容時(shí)，了解真實(shí)值、実效值和表示值之間的差異非常重要。真實(shí)值是電容器TDK貼片電容在沒有寄生電感和電阻的理想元件時(shí)的值。実效值是元件實(shí)際（實(shí)部）和矢量（虛部）的總和，與頻率有關(guān)。表示值是測量設(shè)備顯示的值，受制于測量精度。 

測量大電容值的TDK貼片電容時(shí)，儀表上設(shè)定的電壓等級(jí)（表示值）不一定等于DUT（Device Under Test，被測器件）中傳輸?shù)碾妷旱燃?jí)（実效值）。

2.電壓和頻率應(yīng)該多大才是合適的？

MLCC電容器 > 10μF被視作大容値電容。制造技術(shù)的提高已經(jīng)允許陶瓷電容器制造商生產(chǎn)接近鉭電容和鋁電解電容等的大容値電容器。這些“大容值”MLCC的測試規(guī)格是按照與鉭電容相同的條件來進(jìn)行測試。測量電壓應(yīng)為0.5 Vrms，測量頻率應(yīng)為120Hz。下表概括并介紹測試條件。

3.如何確認(rèn)測量電壓是正確的？

驗(yàn)證電壓最方便的方法是在儀器測量TDK貼片電容時(shí)測量電容器上的交流電壓（Vrms）（圖1）。 

如果在TDK貼片電容測量時(shí)測得的電壓低于0.8 Vrms的下限時(shí)，則可能測得電容値低下。有些電容計(jì)（如：HP4284A）有電壓和電流等級(jí)監(jiān)視器（圖2)。當(dāng)這些功能“ON”時(shí)，TDK貼片電容上的電壓等級(jí)或通過TDK貼片電容的電流會(huì)直接顯示在儀器顯示屏上，不需要再連接伏特計(jì)。提供給TDK貼片電容電壓與測定設(shè)備設(shè)定的電壓等級(jí)可能完全不同,請(qǐng)注意。

4.為何LCR測試儀的測量電壓值和設(shè)定值有時(shí)會(huì)有所不同？

TDK貼片電容的阻抗可能影響某些電容測試儀的電容測量値。電容器的阻抗(Z)公式如下：

因此，頻率(f)和容値(C)將影響TDK貼片電容的阻抗值。TDK貼片電容電容量和頻率越大，TDK貼片電容的阻抗會(huì)越小。測試儀的阻抗應(yīng)切換到更低范圍以補(bǔ)償電容器的低阻抗。有些測試儀有幾個(gè)阻抗設(shè)置，可充分補(bǔ)償不同的電容器阻抗。但是，并非所有測試儀都能切換到合適的低阻抗值。因此，不能測試到準(zhǔn)確的容値。換言之，測試儀的阻抗設(shè)置在高値的場合、對(duì)于電圧設(shè)置不完全印加于電容器的會(huì)造成容値測試低的結(jié)果。 

5.建議使用什么儀表進(jìn)行測量？

包含高輸出選件（選件001）的HP4284A將rms電流源等級(jí)從10 mArms增加到100 mArms。電流范圍越高，儀表就會(huì)有更大輸出功率來印加到電容器所需的rms電壓等級(jí)。HP4284A也付屬有電壓和電流等級(jí)的監(jiān)視器，顯示在電容器上看到的實(shí)際電壓和電流等級(jí)。使用HP4284A的一個(gè)缺點(diǎn)是測量時(shí)間延長。HP4284A配合等級(jí)監(jiān)視器使用反饋配置來維持所有rms等級(jí)。 

可以按照以下公式計(jì)算HP4284A的測量時(shí)間： 

如果測量速度比精度更重要話，則建議使用HP4278A。這個(gè)儀表沒有ALC（Automatic Level Control，自動(dòng)等級(jí)控制）功能或電壓和電流等級(jí)監(jiān)視器，但仍可使用伏特計(jì)來驗(yàn)證交流電壓。HP4278A是HP4284A的更早版本，由于測量速度更快，有時(shí)也被稱為“生產(chǎn)”儀表。 

重點(diǎn)是該儀表必須能夠給電容器提供準(zhǔn)確的電壓。通過切換到低輸出阻抗范圍以便補(bǔ)償大容量陶瓷電容器的低阻抗，或者采用能自動(dòng)維持電容器的測試等級(jí)的功能。 

此外，HP4284具有一項(xiàng)稱為ALC的功能。通過激活此項(xiàng)功能，設(shè)定電壓等級(jí)可以在電容器保持不變。當(dāng)使用此儀器測量大容量TDK貼片陶瓷電容器時(shí)，確保ALC功能為“ON” （圖1、圖2）。沒有開啟此功能可能會(huì)造成電容讀數(shù)被錯(cuò)誤讀低。

6.如果容量測量結(jié)果低端超出規(guī)格，該怎么辦？

確認(rèn)電容測試儀的電壓和頻率設(shè)置正確（表1，除非制造商另有規(guī)定）。

結(jié)合電容測試儀使用伏特計(jì)測試電容器以便確定部件的實(shí)際電壓是否符合1.0 ± 0.2 Vrms要求。

如果儀器具有ALC或等效功能，確保它已經(jīng)開啟。

請(qǐng)參閱測試儀手冊(cè)以確定可以使用什么阻抗設(shè)置，以及儀表是否能夠自動(dòng)切換設(shè)置以補(bǔ)償電容器阻抗。

7.測量電壓低在多大程度上會(huì)實(shí)際影響到電容測量？

電容和頻率增加，TDK貼片電容的阻抗會(huì)降低。要進(jìn)一步說明這點(diǎn)，下面挙例以計(jì)算方式顯示電容器的阻抗如何影響在電容器上看到的實(shí)際電壓。 

使用HP 4263B測試儀及HP4278A測試儀測試電容器（C3216Y5V1A106Z）。將頻率1kHz和電容10 μF套入公式1產(chǎn)生約16 Ω的電容器阻抗。 

當(dāng)從測試設(shè)備中將1.0 Vrms應(yīng)加到TDK貼片電容時(shí)，電壓在儀表阻抗和電容器阻抗之間被分圧。HP4263B的阻抗保持100 Ω不變（圖1），但對(duì)于HP4278A，計(jì)算的電容器阻抗變?yōu)?.5 Ω（圖2）。結(jié)果是，對(duì)于HP4263B，絕大多數(shù)外加電壓在測試儀阻抗中下降，而HP4278A使電容器能夠接收大多數(shù)電壓。結(jié)果就是，HP4263B顯示的表示值將低于真實(shí)值。 

將測試儀表OSC 電壓設(shè)置為1.0Vrms不能保證在電容器上印加全部外加電壓。發(fā)現(xiàn)電容器上的電壓約是設(shè)定值的10%，也就不奇怪了。圖3顯示低VAC如何影響測得的電容。

下圖展示了ALC on和off之間的差異。當(dāng)ALC功能off時(shí)，電容器上的實(shí)際電壓約為1.0Vrms設(shè)定電壓的10%。當(dāng)ALC功能on時(shí)，TDK貼片電容上的電壓幾乎是設(shè)定電壓的100%。HP4284A具有電壓和電流等級(jí)監(jiān)視器，但還是可以使用伏特計(jì)驗(yàn)證實(shí)際電壓。

HP4284A電容計(jì)的ALC功能

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