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法拉电容性能测试方法
时间：2021-05-07 ;浏览：95
容量测量
Capacitance Measurement
法拉电容表现出显著的“非传导性吸收”储能方式，因此用传统的方法将不能准确地测量出法拉电容的容量，比如用实验室常用的LCR表等，测量法拉电容的容量将是不准确的。下面我们列出一种法拉电容容量的测量方法，这种测量方法是基于RC时间常数计算出来的。
下面的测试电路可以在实验室里很容易建立起来，核心是用一个具有恒流输出及电压限制的功率电源作为充电电源。电容两端的充电电压波形可以通过一个数字示波器进行记录，通过示波器的光标，可以很方便地读出电压从1.5V上升到2.5V所用的时间，基本的计算公式如下：
i=C(△V/△t) 公式变换为：C=i(△V/△t)
充电电流设定为1A，电压变化范围△V=2.5V-1.5V=1V
那么C=△t，在这个示例中，法拉电容的容量在数字上与电容从1.5V充电到2.5V的时间相等，时间单位为秒。
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由于法拉电容结构的特殊性，电容在测试前必须进行完全的放电，这样才能得到比较准确的结果，如果法拉电容在测试前已经充过电，那么最好将电容两端子短路15分钟以上，以使电容完全放电，
流入电流测量
Inflow Current Measurement:
由于法拉电容表现出明显的非传导性介质特性，所以测量实际的自放电或者自漏电数值是比较困难的。当一只法拉电容被充电至工作电压的过程中，流入电流是很大的，并且逐步变小，此时流入电流是介质吸收电流与电容漏电流之和。介质吸收电流是作为能量进行存储，但深度存储需要比较长的时间，电容的流入电流与时间是对数关系，具体如下表所示。这些典型曲线是由下面的电路进行测量的，电容在测量前被短路了两天，这样被储存的能量就会被完全释放。
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只有当介质吸收电流为0时，此时的流入电流才是漏电流，这大概需要连续充电100个小时才能达到，此时漏电流大概为几个微安。在这个点以后，为了继续测量流入电流，需要使用一只精确的微伏表与一只比较大的电阻，数值参看上图。
Internal Resistance and ESR (equivalent series resistance) Measurement
串联等效阻抗或者交流阻抗可以通过LCR电桥在1KHz下进行测量，这种方法测量的结果是比较准确的。另外一种方法是测量所谓的直流阻抗，可以用同一种仪器，但这种方法测量的结果是不准确的，误差比较大。下图是用电容容量测量电路获得的充电电压曲线，启始阶段的局部放大图如下图所示，当用1A的电流进行充电时，瞬间发生的电压阶跃可以被用来计算直流内阻，直流内阻或者DC阻抗等于阶跃电压值除以1A的电流，对于内阻很低的电容，可以用更大的电流进行测量。
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在这个示例中，内部阻抗=初始电压阶跃/充电电流=0.15V/1A=0.15Ω，研究得出，直流阻抗是交流阻抗的1.1-1.5倍之间。
