Еср конденсатора: Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора.

ESR конденсатора, что это за параметр и почему он так важен для конденсатора | Энергофиксик

ESR (или эквивалентное последовательное сопротивление) – один из самых важных параметров конденсаторов. А вот для чего так важно знать этот параметр и пойдет речь в этой статье.

Содержание

Реальные параметры конденсатора

Высокое значение ESR, чем оно вредно для аппаратуры

Электролитические конденсаторы и ESR

ESR табличные параметры

Измерение ESR

Заключение

Реальные параметры конденсатора

В нашем мире нет ничего идеального и даже, казалось бы, в простейшем конденсаторе, кроме параметра – емкость, есть еще ряд других параметров, которые просто необходимо учитывать. Давайте рассмотрим, из чего состоит реальный конденсатор.

yandex.ru

Итак, теперь давайте расшифруем, что же означают все эти элементы:

– R – сопротивление самого диэлектрика и корпуса между обкладками конденсатора.

– С – непосредственно сама емкость рассматриваемого конденсатора.

– ESR – эквивалентное последовательное сопротивление.

– ESI (более распространенное название ESL) – эквивалентная последовательная индуктивность.

Вот из таких элементов и состоит вроде бы простой электролитический конденсатор.

Теперь давайте рассмотрим каждый из элементов более пристально.

Сопротивление диэлектрика (R)

В роли диэлектрика может выступать сам электролит в электролитических конденсаторах, либо любой другой вариант. Также корпус обладает определенным сопротивлением и тоже произведен из диэлектрического материала.

Емкость конденсатора (С)

Величина аккумулируемого заряда указана на самом корпусе изделия, реальная емкость может несколько отличаться от той, что записана.

Последовательная индуктивность ESI (ESL)

Собственная индуктивность обкладок и выводов. В схемах с низкой частотой этим параметром можно просто напросто пренебречь.

ESR

Так вот ESR – это не что иное, как сопротивление выводов и обкладок.

yandex.ru

И данная величина высчитывается по такой формуле:

yandex.ru

Где:

ρ – удельное сопротивление проводника;

I – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

По выше представленной формуле вы сможете рассчитать (правда приблизительно) величину сопротивления выводов и обкладок конденсатора.

Но чтобы не сидеть с калькулятором и линейкой, давно созданы специальные приборы.

Высокое значение ESR, чем оно вредно для аппаратуры

Теперь давайте разберемся, чем вредно высокое значение ESR. До того времени, пока в электронике балом стали править импульсные блоки питания никому никакого дела не было до этого параметра.

Ведь при постоянном токе и при низких частотах конденсатор сам по себе оказывает большое сопротивление протекающему электрическому току. И при таких условиях паразитные доли сопротивления ESR просто никого не волновали. А вот конденсатор в ВЧ цепях – это совершенно другая история.

Как известно, конденсатор пропускает переменную составляющую. И при росте частоты сопротивление конденсатора падает. Это утверждение верно, согласно данной формуле:

yandex.ru

Где:

Xс– сопротивление самого конденсатора, измеряемое в Ом;

П – 3,14;

F – частота, измеряется в Герцах;

С – емкость, измеряется в Фарадах.

Но одну очень важную деталь мы упустили, а именно то, что при росте частоты сопротивление выводов и пластин имеет постоянную величину.

И если представить себе изделие с бесконечно большой частотой, то в нем сопротивление конденсатора будет равняться его ESR.

А это значит, что по факту конденсатор становится ни чем иным как резистором.

А мы знаем с вами, что резистор в любой сети во время работы рассеивает часть мощности на себе. И выразить эту мощность можно по следующей формуле:

yandex.ru

Где

I – сила протекающего тока;

R – сопротивление резистора ESR, измеряется в Омах.

Из этого следует довольно простой и логичный вывод: чем выше будет ESR, тем больше мощности будет рассеиваться. То есть будет больше все нагреваться.

А это значит, если конденсатор обладает большим значением ESR, то и греться он будет гораздо сильнее. А это крайне нежелательно, ведь с ростом температуры у конденсатора будет изменяться емкость.

У конденсаторов даже есть такой параметр как TKE – температурный коэффициент емкости, который как раз и показывает на сколько «уходит» емкость от заявленных параметров в зависимости от роста температуры.

Электролитические конденсаторы и ESR

В большинстве случаев параметр ESR относится именно к электролитическим конденсаторам. Ведь именно электролит, при разогревании начинает терять свою емкость, что несомненно плохо.

Нагрев приводит к быстрому старению и вздутию изделия. И у таких конденсаторов в первую очередь начинает расти ESR, а емкость некоторое время может оставаться даже неизменной (соответствовать надписи на корпусе).

yandex.ru

Довольно часто конденсаторы распухают в импульсных блоках питания и материнских платах. И первым признаком такого дефекта является тот факт, что изделие начинает включаться не сразу, а с задержкой.

ESR табличные параметры

Чтобы проверить параметр ESR, нужно знать какая величина является нормой, вот небольшая табличка значений для электролитических конденсаторов.

yandex.ru

Измерение ESR

Мы разобрались, что такое ESR и почему этот параметр так важен, теперь давайте узнаем как и с помощью каких приборов этот параметр измерять.

Для этого нам понадобиться RLC – транзистометр, который как раз и способен замерить этот крайне важный параметр. И несколько подопытных конденсаторов.

Производим замеры

Как вы видите, параметр ESR у всех проверенных конденсаторов не превышает табличных значений, а значит, эти конденсаторы вполне можно использовать в высокочастотных схемах.

Изделия с низким ESR

Технологии непрерывно развиваются и сейчас большинство схем строятся на ВЧ части. Поэтому к конденсаторам выдвигаются особые требования. Именно поэтому все больше используются конденсаторы с маркировкой LOW ESR, которые так же могут выделяться золотым цветом.

На сегодняшний день наименьшим ESR обладают керамические и SMD – керамические конденсаторы.

yandex.ru

Заключение

Вот такой он немаловажный параметр конденсаторов, который желательно проверить перед сборкой любой поделки. А поможет в проверке RLC транзистометр, который вы можете купить по этой ссылке. Понравилась статья, тогда ставим палец вверх. Спасибо за ваше внимание!

ESR конденсатора – что это?

ESR – Equivalent Series Resistance – один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока. В эквиваленте его можно представить, как включенный последовательно с конденсатором резистор, сопротивление которого определяется, главным образом, диэлектрическими потерями, а так же сопротивлением обкладок, внутренних контактных соединений и выводов. В русскоязычной аббревиатуре – Эквивалентное Последовательное Сопротивление – ЭПС.

Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом, а так же толщиной слоя диэлектрика.

Поляризация – ограниченное смещение связанных зарядов диэлектрика в электрическом поле.

Рассматривать детально процессы всех видов поляризации здесь нет необходимости, но вкратце это можно пояснить следующим образом:
Частицы диэлектрика, обладающие зарядом, под воздействием переменного электрического поля вынуждены совершать непроизвольные механические колебания, обусловленные их переориентацией и смещением (поляризацией).

В слоях диэлектрика, близких к обкладкам, заряды, не покидая своих связей, активно участвуют во всех процессах формирования напряжения и тока в конденсаторе, как и проводники. По сути, уменьшается толщина слоя реального диэлектрика.
В результате существенно повышается ёмкость конденсатора но, по причине инертности и внутреннего трения связанных частиц, процессы сопровождаются выделением тепла и потерями энергии в токопроводящих слоях диэлектрика. То есть, эти поляризованные слои обладают активным сопротивлением электрическому току.
С увеличением частоты, диэлектрические потери пропорционально возрастают по той же причине – механической инертности поляризованных зарядов.

Сопротивление токопроводящих слоёв диэлектрика последовательно складывается с сопротивлением обкладок, выводов и контактных соединений. В итоге образуется общее активное сопротивление

R – Equivalent Series Resistance (ESR). По сути оно представляет собой резистор, включенный последовательно с конденсатором.

В этом случае угол сдвига фаз между током и напряжением будет не 90°, как в идеальном конденсаторе, а несколько меньше.
Тангенс угла δ, составляющего эту разницу с 90°, называют тангенсом угла потерь.

Тангенс угла определится отношением активного сопротивления к реактивному R/Xc, как тригонометрическая функция отношения двух катетов треугольника сопротивлений, показанного на рисунке выше.

В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита, который используется в качестве одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с диэлектриком.
Активное сопротивление электролита в реальных конденсаторах обычно соизмеримо с десятыми или даже с сотыми долями Ома при 20°C, но для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей ИИП на рабочей частоте порядка 100 кГц, когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина может составлять основные потери, и будет значительно уменьшаться по мере прогрева.

При рабочей температуре величина диэлектрических потерь на таких частотах обычно оказывается в несколько раз больше.

Сопротивление электролита зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов.

В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем существенно уменьшается сопротивление электролита, тогда ESR конденсатора будет определяться преимущественно его диэлектрическими потерями, которые продолжат греть конденсатор в допустимых расчётами пределах.
Но, в случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится более вязким, что ухудшает подвижность ионов и повышает активное сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что в последствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы.

Неисправные конденсаторы, в которых кипел электролит, обычно определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу.

Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа, номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов и условий эксплуатации.
Для фильтров выпрямителей в преобразователях, работающих на частотах десятков или сотен килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах.
Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации – Low impedance или Low ESR.

Для анализа состояния электролита и внутренних соединений электролитических конденсаторов применяются измерители или пробники ESR, которые могут быть выполнены исходя из разных принципов измерений и требований к погрешностям.
Большая часть простых ESR-пробников и тестеров основана на принципе измерения импеданса. У них есть свой существенный плюс – низкоомный вход, что позволяет проверять конденсаторы, не выпаивая их из платы.
Подробнее о способах измерения можно ознакомиться на страничке – измерение ESR.

Наряду с ухудшением качества электролита, часто активное сопротивление в конденсаторах возрастает по причине ухудшения контактов обкладок с выводами, вплоть до полного обрыва. В электролитических это происходит чаще, в металлокерамических реже, телевизионным мастерам все эти случаи хорошо знакомы. А ремонтники старшего поколения, кто застал советские ламповые телевизоры, хорошо помнят бумажные конденсаторы, которые иногда поджимали пассатижами для уплотнения контактных соединений внутри, и они какое-то время ещё работали.

Для чего нужна таблица?
Большинство пробников и тестеров, обычно светодиодные или стрелочные, измеряют импеданс – общее сопротивление конденсатора (активное и реактивное). Активное отдельно замерить сложнее, но оно и есть потери – значение ESR.
При измерении ёмкостей менее 100 микрофарад, реактивная составляющая уже оказывается соизмеримой, а иногда больше значения ESR, и существенно влияет на результат. А в конденсаторах менее 10 мкф и вовсе значение ESR во много раз меньше и его доля незначительна в общем показании. Точно замерить ESR у них невозможно такими пробниками, но выявить неисправные конденсаторы можно.
Другими словами, реактивное сопротивление в показаниях таких приборов – неудобная погрешность, зависимая от ёмкости конденсатора. Её надо учитывать при оценке качества конденсатора для разных ёмкостей.

К тому же ESR зависит от толщины слоя электролита и диэлектрика. Для высоковольтных и крупногабаритных конденсаторов эти значения учитываются производителями в зависимости от области применения.
Никакой пропорциональной зависимости ESR от других параметров конденсатора не существует, поэтому для оценки его качества в практике используются таблицы.

Все существующие таблицы – условны и не всегда объективно определяют допустимые значения для всех измерителей. Публикуют их часто для популяризации сайтов, поэтому важно понимать суть значений в таблицах.
Тем более, разные пробники работают на разных принципах или частотах (от 10 до 100 кГц), разница показаний в 5 или 10 раз может отличаться от табличных лишь по этой причине.
Очень полезно самому замерить значения ESR у новых конденсаторов разных производителей и составить свою таблицу для своего пробника. Это уже будут реальные показатели. Тогда их можно сравнить с неисправными конденсаторами и со значениями их реактивных сопротивлений, чтоб сделать какие-то выводы о критичности.

В преобразователях блоков питания греют конденсатор паразитные десятые, иногда сотые доли Ома и, если их сможет показать Ваш измеритель, уже неплохо. Импульсный ток в конденсаторах достигает десятков Ампер и активные десятые доли Ома для 10 Ампер – это уже реальные Ватты – нагрев.
Габариты конденсатора тоже имеют существенное значение, они будут охлаждать электролит, это надо учитывать при выборе типа конденсатора в мощных преобразователях.
Практика показала, тонкие конденсаторы Low ESR, установленные при замене в блоках питания вместо крупногабаритных обычных, частенько долго там не живут, перегреваются, закипают и вздуваются иногда уже через несколько месяцев работы.

Для самого популярного в ИИП конденсатора 1000мкф x 25в часто в таблицах указывают 0.08 Ом, как норму. А в других таблицах 0.8 Ом. Какой прибор что мерит, кто и для каких цепей определил ему норму – загадки.

Проверьте для сравнения своим прибором этот конденсатор новый от разных производителей, в том числе с пометкой Low ESR, тогда оценка будет объективнее.

Таблица Боба Паркера для ESR-метра K7214

uF\V	10V	16V	25V	35V	50V	160V	250V
1 uF				14	16	18	20
2.2 uF			6	8	10	10	10
4.7 uF			15	7.5	4.2	2.3	5
10 uF		6	4	3.5	2.4	3	5
22uF	5.4	3.6	2.1	1.5	1.5	1.5	3
47 uF	2.2	1.6	1.2	0.5	0.5	0.7	0.8
100 uF	1.2	0.7	0.32	0.32	0.3	0.15	0.8
220 uF	0.6	0.33	0.23	0.17	0.16	0.09	0.5
470 uF	0.24	0.2	0. 15	0.1	0.1	0.1	0.3
1000 uF	0.12	0.1	0.08	0.07	0.05	0.06
4700 uF	0.23	0.2	0.12	0.06	0.06

Рассчитаем округлённо реактивное сопротивление для популярных номиналов при усреднённой частоте пробников 20 кГц, чтобы иметь представление хотя бы о порядке их идеальных значений.

Ещё раз напомню, никакой пропорции между ESR и этими значениями быть не может. Тем более, с учётом конструктивных особенностей электролитических конденсаторов для разных габаритов и вольтажа.

Повторюсь. Это лишь реактивное сопротивление, которое имеет большее значение при измерении конденсаторов меньшей ёмкости, как реальная погрешность для пробников, основанных на измерении импеданса.
То есть, чистое значение ESR у конденсатора 100 мкф и 1 мкф может быть одинаковым, а прибор покажет разницу в десятки раз, ибо добавит ёмкостное значение, которое будет решающим для показаний прибора на измеряемой частоте у малых ёмкостей.

Реактивное сопротивление конденсаторов, частота 20кГц:
1000 мкф – 0.008 Ом.
470 мкф – 0.017 Ом.
220 мкф – 0.036 Ом.
100 мкф – 0.08 Ом.
47 мкф – 0.17 Ом.
22 мкф – 0.36 Ом.
10 мкф – 0.8 Ом.
4.7 мкф – 1.7 Ом.
2.2 мкф – 3.6 Ом.
1 мкф – 8 Ом.
0.47 мкф – 17 Ом.
Поможет калькулятор расчёта реактивного сопротивления конденсаторов.

Более сложные цифровые приборы способны замерить точные значения во время заряда конденсатора постоянным током, рассчитать его ёмкость и ESR без реактивной составляющей.
Но измерение постоянным током не учитывает диэлектрические потери, которые напрямую зависят от частоты. Кроме того, конденсаторы нужно выпаивать из платы для таких замеров.

Пробниками обычно быстро проверяют конденсаторы на неисправность, не выпаивая их, а это существенный выигрыш в оперативности для мастера – ремонтника. Ему не всегда нужны точные показания сложных приборов, чаще бывает важно своевременно и правильно выявить неисправную деталь в устройстве. К погрешностям на реактивность в практике мастера просто привыкают, когда годами пользуются одним и тем же пробником.

Спасибо за внимание!

---

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

ESR конденсатора | Описание, как измерить, таблица ESR

ESR  – оно же эквивалентное последовательное сопротивление – это очень важный параметр конденсаторов. Для чего он нужен и как его определить, об этом мы как раз и поговорим в нашей статье.

Реальные параметры конденсатора

Думаю, все вы в курсе, что в нашем бесшабашном мире нет ничего идеального. То же самое касается и электроники. Радиоэлементы, каскады, радиоузлы также частенько дают сбои. Можно даже вспомнить недавнюю историю с космическим кораблем “Прогресс”. Сбой какого-то узла повлек гибель целого гиганта космической отрасли. Даже простой, на первый взгляд, радиоэлемент конденсатор, имеет в своем составе не только емкость, но и другие паразитные параметры. Давайте рассмотрим схему, из чего все-таки состоит наш реальный конденсатор?

где

r – это сопротивление диэлектрика  и корпуса между обкладками конденсатора

С – собственно сама емкость конденсатора

ESR – эквивалентное последовательное сопротивление

ESI (чаще его называют ESL)  – эквивалентная последовательная индуктивность

Вот на самом деле из чего состоит простой безобидный конденсатор, особенно электролитический. Рассмотрим эти параметры более подробно:

r – сопротивление диэлектрика. Диэлектриком может быть электролит в электролитических конденсаторах, бумага или еще какая-нибудь дрянь). Также между выводами конденсатора находится его корпус. Он тоже обладает каким-то сопротивлением и тоже сделан из диэлектрика и относится сюда же.

С – емкость конденсатора, которая написана на самом конденсаторе плюс-минус некоторые отклонения, связанные с погрешностью.

ESI(ESL) – последовательная индуктивность – это собственная индуктивность обкладок и выводов. На низких частотах можно не учитывать. Почему? Читаем статью катушка индуктивности в цепи постоянного и переменного тока.

Где “прячется” ESR в конденсаторе

ESR представляет из себя сопротивление выводов и обкладок

Как вы знаете, сопротивление проводника можно узнать по формуле:

где

ρ – это удельное сопротивление проводника

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

Так что можете посчитать приблизительно сопротивление выводов конденсатора и заодно его обкладок 😉 Но, конечно же, так никто не делает. Для этого есть специальные приборы, которые умеют замерять этот самый параметр. Например, мой прибор с Алиэкспресса, который я недавно приобрел.

Почему вредно большое значение ESR

Раньше, еще когда только-только стали появляться первые электронные схемы, такой параметр, как ESR даже ни у кого не был на слуху. Может быть и знали, что есть это сопротивление, но оно никому не вредило. Но… с появлением первых импульсных блоков питания все чаще стали говорить о ESR. Чем же столь безобидное сопротивление не понравилось импульсным блокам питания?

На нулевой частоте (постоянный ток) и низких частотах, как вы помните из статьи конденсатор в цепи постоянного и переменного тока, конденсатор сам оказывает большое сопротивление электрическому току. В этом случае какие-то паразитные доли Ома сопротивления ESR не будут влиять на параметры электрической цепи. Все самое интересное начинается тогда, когда конденсатор работает в высокочастотных цепях (ВЧ).

Мы с вами знаем, что конденсатор пропускает через себя переменный ток. И чем больше частота, тем меньше сопротивление самого конденсатора. Вот вам формула, если позабыли:

где, Х_С  – это сопротивление конденсатора, Ом

П – постоянная и равняется приблизительно 3,14 

F – частота, измеряется в Герцах

С – емкость,  измеряется в Фарадах

Но, одно то мы не учли… Сопротивление выводов и пластин с частотой не меняется! Так… и если пораскинуть мозгами, то получается, что на бесконечной частоте сопротивление конденсатора будет равняться его ESRу? Получается, наш конденсатор превращается в резистор? А как ведет себя резистор в цепи переменного тока? Да точно также как и в цепи постоянного тока: греется! Следовательно на этом резисторе будет рассеиваться мощность P в окружающую среду. А как вы помните, мощность через сопротивление и силу тока выражается формулой:

P=I²xR

где

I – это сила тока, в Амперах

R – сопротивление резистора ESR, в Омах

Значит, если ESR будет больше, то и мощность рассеивания тоже будет больше! То есть этот резистор будет хорошенько нагреваться.

Догоняете о чем я вам толкую? 😉

Из всего выше сказанного можно сделать простенький вывод: конденсатор с большим ESR в высокочастотных цепях с большими токами будет нагреваться. Ну да ладно, пусть себе греется… Резисторы и микросхемы тоже ведь греются и ничего! Но весь косяк заключается в том, что с увеличением температуры конденсатора меняется и его емкость! Есть даже такой интересный параметр конденсатора,  как ТКЕ или Температурный Коэффициент Емкости. Этот коэффициент показывает, насколько поменяется емкость при изменении температуры. А раз уже “плавает” емкость, то вслед за ней “плывет” и схема.

[quads id=1]

ESR электролитических конденсаторов

В основном параметр ESR касается именно электролитических конденсаторов. Электролит, который там есть, теряет часть своих свойств при нагреве и конденсатор меняет свою емкость, что, конечно же, нежелательно. После приличного нагрева конденсатор начинает тупить, вздувается и быстро стареет.

У вздувшихся конденсаторов в первую очередь как раз ESR и растёт, тогда как ёмкость до определённого времени может оставаться практически номинальной ( ну той, которая написана на самом конденсаторе)

Чаще всего они вспухают в импульсных блоках питания и на материнках, обычно рядом с процессором (там выше на них нагрузка, да и тепло от процессора, вероятно, свою роль играет). Один из характерных симптомов: техника (комп, монитор) начинает включаться всё хуже и хуже. Либо с паузой (до нескольких часов после включения в сеть), либо с -дцатой попытки.

Ещё симптом: если отрубить питание на некоторое время (сетевой фильтр выключить, или из розетки выдернуть) – то снова начинает включаться не с первой попытки, или после паузы. А если не выключать питание, то комп может включаться сразу (но это тоже до поры, до времени, разумеется). Но бывает, что конденсаторы не вспухли, а ESR уже в десятки раз выше нормы. Тогда, понятно, заменяем. По опыту – очень частая проблема. И весьма легко диагностируемая (особенно, при наличии чудо-приборчика от китайских товарищей).

Таблица ESR

Как я уже сказал, ESR в основном проверяют именно у электролитических конденсаторов, потому что они используются в импульсных блоках питания. Вот небольшая табличка для максимально допустимых значений ESR для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их рабочего напряжения:

Как измерить ESR

Давайте замеряем некоторые наши китайские конденсаторы на ESR. Для этого берем наш многофункциональный универсальный R/L/C/Transistor-metr и проведем несколько замеров:

Первым в бой идет конденсатор на 22 мкФ х 25 Вольт:

Емкость близка к номиналу. ESR=1,9 Ом. Если посмотреть по табличке, то максимальный ESR=2,1 Ом. Наш конденсатор вполне укладывается в этот диапазон. Значит его можно использовать в высокочастотных цепях.

Следующий конденсатор 100 мкФ х 16 Вольт

ESR=0,49 Ом, смотрим табличку… 0,7 максимальный. Значит тоже все ОК. Можно тоже использовать в ВЧ цепях.

И возьмем конденсатор емкостью побольше 220 мкФ х 16 Вольт

Максимальный ESR для него 0,33 Ом. У нас же высветило 0,42 Ома. Такой конденсатор уже не пойдет в ВЧ часть радиоаппаратуры. А в простые схемки, где гуляют низкие частоты (НЧ)  сгодится в самый раз! ;-).

Конденсаторы с низким ESR

В нашем бурно-развивающемся мире электроника все больше строится именно на ВЧ части. Импульсные блоки питания почти полностью одержали победу над громоздкими трансформаторными блоками питания. Это мы, радиолюбители, до сих пор пользуемся самопальными блоками питания, сделанные из трансформаторов, которые нашли на помойке.

Но раз почти вся техника уходит в ВЧ диапазон, то и разработчики радиокомпонентов тоже не спят. Они создают  конденсаторы, у которых низкий ESR и называются такие конденсаторы LOW ESR, что значит кондеры с низким ESR. На некоторых это пишут прямо на корпусе:

Отличительной чертой таких конденсаторов является то, что они вытянуты в длину. Также, по моим наблюдениям, на них чаще всего есть полоска золотого цвета:

Сейчас все чаще используют миниатюрные полимерные алюминиевые конденсаторы с низким ESR:

Где же их можно чаще всего увидеть?  Конечно же, разобрав свой персональный компьютер. Можно найти их в блоке питания, а также на  материнской плате компьютера.

На фото ниже мы видим материнскую плату компа , которая сплошь утыкана  конденсаторами с LOW ESR, некоторые из них я отметил в красном прямоугольнике:

Самым маленьким ESR обладают керамические и SMD-керамические конденсаторы

Интересное видео по теме:

Заключение

Ну что еще можно сказать про ESR? В настоящее время идет битва среди производителей за рынок. Кто предложит конденсатор с минимальным ESR и хорошей емкостью, тот молоток ;-). Не поленитесь также купить или собрать прибор ESR-метр. Особенно он будет очень актуален для ремонтников радиоэлектронной аппаратуры. Мультиметр может показать вам емкость и ток утечки, но вот внутреннее сопротивление покажет именно ESR-метр.

Бывало очень много случаев, когда аппаратура ну никак не хотела работать, хотя все элементы в ней были целые. В этом случае просто замеряли ESR-метром конденсаторы и выявляли их сопротивление. После замены дефектных конденсаторов  с большим ESR на конденсаторы с низким ESR (LOW ESR), аппаратура оживала и работала долго и счастливо.

Что такое ESR?

Что такое ESR?

Теория

ESR – Equivalent Series Resistance – один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока. В эквиваленте его можно представить, как включенный последовательно с конденсатором резистор, сопротивление которого определяется, главным образом, диэлектрическими потерями, а так же сопротивлением обкладок, внутренних контактных соединений и выводов конденсатора. В русскоязычной аббревиатуре – Эквивалентное Последовательное Сопротивление – ЭПС.

Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом, а так же толщиной слоя диэлектрика. В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита, который используется в качестве составляющей одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с диэлектриком. Если сопротивление электролита в конденсаторе рассмотреть как проводник с поперечным сечением, равным площади одной из обкладок и длиной проводника, приблизительно равной толщине пропитанной бумаги, можно предположить, что эта величина будет относительно небольшой. В реальных конденсаторах средних размеров типовое значение составит 0.01Ом при 20°C. Но, следует учитывать, что для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей ИИП на рабочей частоте порядка 100кГц, когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина будет составлять достаточно большие потери. Величина диэлектрических потерь на таких частотах в электролитических конденсаторах фильтров ИИП обычно в несколько раз больше, и лишь в самых лучших случаях может быть примерно равна и даже меньше потерь в электролите.

Сопротивление электролита существенно зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов. В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем может существенно уменьшаться сопротивление электролита, тогда ESR конденсатора будет определяться, главным образом, его диэлектрическими потерями. В случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится более вязким, что значительно повышает его сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что в последствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы в устройстве. Обычно неисправные электролитические конденсаторы, в которых кипел электролит, определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу.

Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа, номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов. Для фильтров преобразователей, работающих на частотах десятков килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах. Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации – Low impedance или Low ESR.

Практика

Электролитические конденсаторы это навереное единственные электронные элементы, которые страдают от высыхания. Если у вас есть любые электронные устройства, которые на протяжении многих лет работали, но вдруг перестали исправно функционировать, имеются хорошие шансы, что один или несколько электролитических конденсаторов внутри него деградировали и стали причиной проблемы. Электролитические конденсаторы выходят из строя несколькими способами: они могут стать электрически проводящие, вызывая постоянный ток через них, что может даже их взорвать. Они могут уменьшаться в величине емкости. Но наиболее часто увеличивается их эквивалентное последовательное сопротивление, которое является очень нежелательным.

ESR электролитического конденсатора обычно составляет доли Ом для конденсаторов низкого напряжения (таких как 1000µF, 16V), и может быть два или три Ома для малой емкости и высокого рабочего напряжения (1uF, 450V). Когда конденсатор стареет, это сопротивление возрастает, и часто из-за этого оборудование полностью прекращает функционировать. Очень часто конденсаторы увеличивают сопротивление ESR до 100 раз от их нормального сопротивления, в то время как их емкость остается хорошей! На измерении емкости они покажут близкое к правильному значение, но они уже не годные! Для анализа состояния конденсатора применяются измерители и пробники ESR.  ESR-метр может проверить конденсаторы, даже когда они находятся в цепи. Соединенные параллельно с ним другие детали будут иметь минимальное влияние на измерение. Сколько примерно должен иметь сопротивления тот или иной исправный конденсатор – смотрите в таблице. Таковы особенности, которые делают ESR-метр незаменимым прибором для диагностики и ремонта электронного оборудования.

Что такое ESR. Измерение ESR. Прибор для измерения ESR

Привет друзья. Сегодня расскажу о приборе, который очень сильно помогает мне в ремонте, экономит деньги и время. Это ESR метер китайского происхождения Mega328. Купил его на алиекспресс у этого продавца. Какие именно достоинства этого прибора?

Во первых, им очень удобно проверять электролитические конденсаторы. Для этой цели я его и покупал. У каждого конденсатора есть два параметра, которые отвечают за его работу. Первый параметр это емкость. Это те самые микрофарады которые и обозначается на корпусе конденсатора. Емкость легко измерять любым мультиметром который поддерживает эту функцию.

Сначала я думал, что это единственный параметр который мне нужно знать в конденсаторе, чтобы определить его исправность, но не тут то было. Ремонтируя один монитор, я никак не мог довести до ума источник питания. Блок выдавал заниженные напряжения, как ни крути. Проверяя конденсаторы, я мерил их емкость, которая была в пределах нормы. В один момент, плюнув на все это дело, я выпаял все конденсаторы, и заменил их на новые, после чего монитор запустился. Моему удивлению не было предела. Я решил найти причину, и поочередно начал впаивать старые конденсаторы, пока не нашел один 470 мкф на 50в, впаивая который, монитор переставал работать. Тестер показывал что конденсатор исправен, но на практике оказалось, что это не так. После этого я начал изучать все о конденсаторах, и открыл для себя такой параметр как ESR.

ESR — Equivalent Series Resistance – параметр конденсатора, который показывает активные потери в цепи переменного тока. Это можно представить как подключенный последовательно конденсатору резистор. Чем меньше ом потери тока, тем лучшего качества конденсатор. Скажу сразу, параметр ESR очень актуален для электролитических конденсаторов емкостью свыше 4,7 мкф. У нового электролитического конденсатора 1мкф ESR может быть и 5 Ом. Для конденсаторов меньшего номинала это не столь важно, по крайней мере в моей практике это так.

Теперь по сути. У электролитического конденсатора емкостью больше 4,7 мкф ESR должен быть меньше 1 Ом. Если этот параметр выше, то я меняю конденсатор на новый.

На картинке ниже, показан пример измерения конденсатора номиналов 1000мкф на 10в.

Измерение ESR

Это сильно подсаженный конденсатор, где ESR уже 17 Ом. Очень часто бывает так, что емкость еще 950 мкф, а ESR уже 10 Ом. Такой конденсатор однозначно под замену.

Еще один пример севшего конденсатора. Это конденсатор 220 мкф на 35в. Номинал его стал 111 мкф, а ESR поднялся до 1,3 Ом.

ESR 220 мкф на 35в

Или такой же 220мкф на 35в из статьи Ремонт кадровой развертки на примере телевизора AIWA TV-215KE, где ESR уже 15 Ом.

Вот пример исправного конденсатора, который уже был в работе, но номинал его еще позволяет поработать. Это 100мкф на 63в.

Как видите, его ESR до 1 Ом, да и номинал стал меньше менее чем на 3 мкф, так что такие конденсаторы я оставляю в работе. Приведу пример идеального конденсатора. Это 1500мкф на 10в.

Здесь ESR вообще ноль Ом, а номинал больше заявленного.

Отойду немного от конденсаторов, и расскажу больше о приборе MEGA 328. Он может проверять не только конденсаторы, а и многое другое. Им легко проверять транзисторы, резисторы, стабилитроны,  мосфеты и много другое. Очень удобно проверять полевые транзисторы, так как прибор покажет его тип, расположение ножек стока, истока и затвора.

Пример проверки полевого транзистора:

Прибор показывает тип транзистора, порог открытия  и расположение ножек. Очень удобно, особенно для новичка.

Вот пример проверки обычного N-P-N транзистора.

Полный перечень возможностей данного тестера:

  Проверка: Конденсаторов, Диодов, Двойных диодов, MOS, Транзисторов, SCR, Регуляторов, Светодиодные трубки, СОЭ, Сопротивление, регулируемые потенциометры и др.
Сопротивление: от 0.1 Ом до максимум 50 мОм
Конденсатор: от 25pF   до 100,000 мкФ
Индукторы: от 0.01 mH до 20 H
Измерения биполярного транзистора текущий коэффициент усиления и база-эмиттер пороговое напряжение.
Может одновременно измерять два резисторы . Отображается на правой десятичным значением 4. Сопротивление символ на обе стороны показывает контактный номер.

Очень важно!!! Перед измерением ESR, конденсатор необходимо разрядить !!!

Тестер обычно поставляется в виде платы, с разъемом под крону. Свой прибор, я установил  в распределительную коробку, вырезал окошко под дисплей, кнопку, и панель для проверки. Приклеил термоклеем, и так он у меня и работает по сей день. Вот фото:

Не сильно красиво, но за красотой я особо и не гнался :).

Виде обзор работы ESR метра
Рекомендую покупать на алиекспресс напрямую, так как это намного дешевле, тем более с нашими ценами. Вот ссылка на продавца, где покупал я. Прибор пришел в Украину за 18 дней.

Рекомендую посмотреть обзор моего нового ESR метра на аккумуляторе по этой ссылке

Перечень всех моих инструментов для ремонта можете зайти здесь:

Спасибо за внимание.

---

---

Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь.

---

Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме .

---

Загрузка…

Простой метод измерения ESR конденсаторов

Добавлено 13 декабря 2019 в 06:05

Сохранить или поделиться

Точное моделирование электронных схем, в том числе и силовых электронных преобразователей, должно учитывать последовательные сопротивления конденсаторов и катушек индуктивности. Рассмотрим, простой метод, который позволяет измерять эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (ESR).

Конденсаторы классифицируются по типу диэлектрика. Электролитические конденсаторы популярны в силовых электронных схемах благодаря их высокой эффективности относительно размеров и превосходному соотношению цены и качества [1]. К сожалению, с изменением рабочей частоты изменяются и их характеристики, тогда как сопротивление идеального конденсатора с ростом частоты должно уменьшаться. Но в реальном мире это не встречается. Увеличение частоты до определенной точки приводит к ожидаемому уменьшению полного сопротивления, но дальнейшее увеличение частоты вызывает увеличение импеданса, то есть конденсатор действует как резонансная схема. Для моделирования поведения реального конденсатора требуется к модели идеального конденсатора добавить дополнительные элементы. ESR – это фактически сопротивление, которое реальный конденсатор демонстрирует на границе между «поведением конденсатора» и «поведением индуктивности», то есть сопротивление на резонансной частоте.

ESR является важным параметром при моделировании динамического поведения силовых преобразователей, поскольку он предсказывает пульсации выходного сигнала преобразователя, а также предсказывает срок службы конденсатора [2]. Мощность, рассеиваемая в ESR, вызывает повышение температуры конденсатора и уменьшение его емкости и срока службы.

Простой и прямой метод измерения ESR предложен в [3], в котором ESR определяется непосредственно отношением напряжения пульсаций на конденсаторе к току пульсаций. Но реализация довольно дорогая и хлопотная. Чтобы определить ESR, используя только измерения напряжения, Чен и другие [4] предположили, что в некоторых конкретных условиях ток пульсаций индуктивности можно считать постоянным, и, следовательно, выходное напряжение пульсации определяет ESR. Однако предлагаемый способ имеет ограничения и его точность невелика.

Лабораторный метод, который можно использовать для определения величины ESR электролитических конденсаторов, был предложен в [5]. Однако способ слишком дорогостоящий для реализации.

Здесь мы представляем простой метод измерения для определения ESR конденсатора.

Предлагаемый метод

Предположим, что модель, показанная на рисунке 1, представляет собой тестируемый конденсатор (CUT, Capacitor Under Test):

Рисунок 1 – Модель тестируемого конденсатора

Эта модель игнорирует индуктивность выводов. Предположим, что, как показано на рисунке 2, тестируемый конденсатор подключен к генератору синусоидального сигнала с частотой F_г, внутреннее сопротивление генератора равно r_г:

Рисунок 2 – Тестируемый конденсатор подключен к генератору синусоидального сигнала

Передаточная функция этой схемы:

\[H(s) = {r_к \over r_к + r_г} \times { s + \frac{1}{r_к \times C} \over s + \frac{1}{(r_к + r_г) \times C} } \qquad (1)\]

Уравнение 1 показывает высокочастотный характер этой цепи. Поэтому мы можем аппроксимировать передаточную функцию как:

\[H(s) = {r_к \over r_к + r_г} \cong {r_к \over r_г} \qquad (2)\]

Уравнение 2 является основой для нашего измерения ESR конденсатора. Когда входная частота достаточно высока, мы можем упростить отношение входного и выходного напряжений до алгебраического уравнения 2. Для высоких частот схема действует как аттенюатор с коэффициентом ослабления:

\[\alpha = {r_к \over r_к + r_г} \qquad\]

Измерение коэффициента затухания цепи и внутреннего сопротивления генератора приводит к r_к, то есть эквивалентному последовательному сопротивлению (ESR) конденсатора:

\[r_к = \alpha \times r_г \qquad (3)\]

Вместо использования синусоидального возбуждения мы можем использовать прямоугольный сигнал. {\infty} {4 \times V_m \over n \times \pi} \sin(n \times \omega_0 \times t) \qquad (4)\]

где:

\[\omega_0 = \frac{2\pi}{T} = \text{угловая частота прямоугольного сигнала}\]

Прямоугольный сигнал состоит из нечетных гармоник. Когда основная гармоника достаточно высока, конденсатор действует как короткое замыкание, а выходное напряжение примерно является ослабленной версией входного напряжения в устойчивом состоянии. Затухание цепи в установившемся режиме напрямую связано с эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора, r_к, которое может быть получено путем измерения коэффициента затухания цепи и использования уравнения 3.

Результаты моделирования

Диаграмма Simulink показана на рисунке 3:

Рисунок 3 – Схема моделирования в Simulink

В качестве возбуждения используется прямоугольный сигнал с амплитудой +1 и -1 вольт. Выходное сопротивление генератора сигналов принимается за 50 Ом, конденсатор составляет 30 мкФ с ESR 0,8 Ом. Установившаяся форма выходного сигнала показана на рисунке 4:

Рисунок 4 – Установившаяся форма выходного сигнала схемы

Расчетный коэффициент затухания цепи составляет:

\[\alpha = { \text{выходное напряжение пик-пик} \over \text{входное напряжение пик-пик} } = \frac{0,315}{2} = 0,0158 \qquad (5)\]

и ESR тестируемого конденсатора рассчитывается как:

\[r_к = \alpha \times r_г = 0,0158 \times 50 = 0,7875\ Ом \qquad (5)\]

Лабораторные результаты

Возбуждение обеспечивает генератор сигналов с номинальным выходным сопротивлением 50 Ом. С помощью простого делителя напряжения намеряется выходное сопротивление 47,1 Ом. Выходное напряжение пик-пик в установившемся состоянии измеряется с помощью цифрового осциллографа. На рисунке 5 показан пример выходного напряжения.

Рисунок 5 – Форма выходного напряжения

Расчетные значения ESR

Расчетные значения ESR

Размах входного напряжения, В	Размах выходного напряжения, мВ	Емкость, мкФ	Рассчитанное значение ESR, Ом
1,68	58	4	1,68
1,68	80	6,8	2,35
1,68	66	47	1,88
1,72	44,8	220	1,26
1,72	48	470	1,35
1,68	42	660	1,18
1,72	45	2200	1,26

Этот простой метод измерения обеспечивает точные результаты и позволяет получить более точную модель силового преобразователя.

Ссылки

1. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: An experimental technique for estimating the ESR and reactance intrinsic values of aluminium electrolytic capacitors. Proc. Instrumentation and Measurement Technology Conf., IMTC 2006, April 2006, pp. 1820–1825.
2. Sankaran V.A., Rees F.L., Avant C.S.: Electrolytic capacitor life testing and prediction. Proc. 32nd Annual Meeting IEEE Industry Applications Society, October 1997, vol. 2, pp. 1058–1065
3. Venet P., Perisse F., El-Husseini M.H., Rojat G.: Realization of a smart electrolytic capacitor circuit, IEEE Ind. Appl. Mag., 2002, 8, (1), pp. 16–20
4. Chen Y.-M., Chou M.-W., Wu H.-C.: Electrolytic capacitor failure prediction of LC filter for switching-mode power converters. Proc. 40th Annual Meeting IEEE Industry Applications Society, October 2005, vol. 2, pp. 1464–1469.
5. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: An ESR meter for high frequencies. Proc. Int. Conf. on Power Electronics and Drives Systems, PEDS, 2005, pp. 1628–163
6. D.W. Hart, “Power electronics,” Mc Graw Hill, 2010.
7. N. Mohan,T. M. Undeland , W. P. Robbins, “Power Electronics: Converters, Applications and Design,” John Wiley and Sons, 2002.
8. R.W. Ericson, D. Maksimovic, “Fundamental of power electronics,” Springer, 2001.
9. A.M.R. Amaral, A.J.M Cardoso: “An ESR meter for high frequencies”. Proc. Int. Conf. on Power Electronics and Drives Systems, PEDS, 2005, pp. 1628–1633.
10. R. Chen, J.D.V. Wyk, S. Wang, W.G. Odendaal: Improving the characteristics of integrated EMI filters by embedded conductive layers. IEEE Trans. Power Electron., 2005, pp. 611–619.
11. A.M.R. Amaral, A.J.M Cardoso: An experimental technique for estimating the ESR and reactance intrinsic values of aluminium electrolytic capacitors. Proc. Instrumentation and Measurement Technology Conf., IMTC 2006, April 2006, pp. 1820–1825.

Оригинал статьи:

Теги

ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)ГенераторИзмерениеКонденсаторМоделированиеОсциллографЭлектролитический конденсатор

Сохранить или поделиться

ИЗМЕРЕНИЕ ЭПС (ESR) КОНДЕНСАТОРОВ

Как очень просто узнать значение ESR любого конденсатора при ремонтах, используя подручные приборы мы сейчас и разберёмся.  Конденсатор, как все знают, имеет такой параметр как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление – ЭПС) и измерения его очень полезны при диагностике проблем с электропитаниям. Например в линейных источниках питания, высокий ESR конденсатора фильтра может привести к чрезмерной пульсации тока и далее к перегреву конденсатора с последующим выходом из строя. В общем сейчас мы расскажем, как измерить ESR (ЭПС) конденсатора без специальных тестеров – с помощью обычного звукового генератора и мультиметра.

Немного теории про конденсатор

Типичный конденсатор может быть смоделирован как идеальный конденсатор последовательно с резистором – эквивалентное последовательное сопротивление. Если мы приложим напряжение переменного тока на конденсатор при тестировании через токоограничивающий резистор, получим следующую схему:

Схему можно рассматривать как простой резисторный делитель, если частота источника переменного тока достаточно высока, поскольку реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте практически для любой емкости. Таким образом, мы можем использовать значение измеряемого напряжения на конденсаторе для расчета ESR:

Для ESR получаем такую вышеприведённую формулу. Если использовать генератор с 50 омным выходом, то можно подключить конденсатор при тестировании непосредственно к выходу функционального генератора и измерить напряжение переменного тока на конденсаторе, после чего рассчитать ESR с помощью вышеприведенного уравнения.

Какое напряжение использовать для проверки

Так как электролитические конденсаторы являются поляризованными, мы можем либо использовать напряжение переменного тока с фиксированным значением постоянного тока или просто использовать переменное напряжение достаточно низкого уровня, так чтоб емкости на тесте не превышали максимальное обратное напряжение (обычно меньше 1 В). Большинство ESR метров используют именно этот второй подход, поскольку он прост в реализации и не нужно беспокоиться о полярности измерения. Здесь выберем 100 мВ предел измерения напряжения. Это напряжение выбирается потому, что оно ниже прямого напряжения на p/n-переходе (от 0,2 до 0,7 вольт в зависимости от типа полупроводника) так что можно выполнить измерения ESR прямо в схеме – не выпаивая конденсатор.

На приведенном ниже графике показано расчетное значение ESR в зависимости от измеряемого напряжения при использовании 100 мВ сигнала от 50 Ом источника ЗЧ.

Вообще расчет до сих пор основывался на допущении, что реактивное сопротивление конденсатора близко к нулю. Поэтому для того, чтобы получить наиболее точный результат, важно выбрать частоту измерения на основе значения параметров конденсатора так, чтоб реактивное сопротивление игнорировалось. Напомним, что реактивное сопротивление конденсатора равно:

Если мы игнорируем это и зафиксируем реактивное сопротивление – получим зависимость емкости от частоты. На приведенном ниже графике показаны такие отношения для трех значений (0.5, 1, 2 Ом).

Этот график служит для определения минимальной частоты, необходимой для измерения данной емкости для того, чтобы реактивное сопротивление было ниже заданного значения. Например, если есть конденсатор 10 мкф, минимальная частота на 2 Ома примерно 8 кГц. Если мы хотим, чтобы реактивное сопротивление было меньше 1 Ом, то минимальная частота нужна примерно 16 кГц. И если мы хотим снизить реактивное сопротивление еще до 0,5 Ом, нужно будет задать частоту генератора выше 30 кГц.

Выбор частоты для измерения ЭПС

С одной стороны более высокие частоты лучше для измерения ЭПС из-за снижения реактивного сопротивления, но не всегда желательно. Реактивное сопротивление за счет индуктивности в цепи возрастает пропорционально частоте входного сигнала и эта реактивность может значительно исказить результат измерения. Так что на больших конденсаторах фильтров БП, используемая частота обычно составляет от 1 до 5 кГц, а для небольших конденсаторов на высоких частотах может быть использована от 10 до 50 кГц. Таким образом мы узнали теоретические основы измерения эквивалентного последовательного сопротивления конденсаторов и практический метод домашней проверки ЭПС без применения специальных тестеров и пробников.

Мощность

– Поддержание работы NodeMCU с суперконденсатором

Я попытался найти ток питания для nodemcu, похоже, он потребляет 35 мА при работе и 300 мА при использовании Wi-Fi.

Добавьте ток холостого хода регулятора напряжения, примерно 5-10 мА, если это 7805. Допустим, всего 40 мА при выключенном Wi-Fi.

Предлагаемый вами ультраконденсатор имеет ESR 65 Ом (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому это вызовет довольно высокое падение напряжения: 40 мА * 65 Ом = падение 2,6 В, что неприемлемо для источника питания 5 В.Этот тип крышки с высоким ESR предназначен для резервного копирования SRAM, потребляющих микроампер. В вашем случае это не сработает.

Напоминание: \ $ \ frac {dv} {dt} = \ frac {i} {C} \ $

С емкостью 1000 мкФ и током 40 мА, dv / dt = 40 В / с.

Таким образом, конденсатор емкостью 1000 мкФ 25 В, установленный с ПЕРЕД , регулятор напряжения упадет с 18 В до 8 В примерно за 0,25 секунды. Он будет работать в качестве резервного в течение 0,25 с, что должно быть достаточно для кратковременного отключения электроэнергии, когда модель поезда проезжает через стрелочный перевод.Я использовал 8 В в качестве нижнего предела, это зависит от регулятора, может быть, он сработает до 6 В. Если это импульсный регулятор, он будет более эффективным и прослужит дольше.

При использовании крышки в качестве резервного источника питания вы всегда должны ставить ее перед регулятором напряжения, чтобы напряжение на нем могло снижаться. Если напряжение не может изменяться, то можно использовать только крошечную часть заряда, хранящегося внутри крышки, и обычно лучшим решением является батарея.

Обратите внимание, что вы должны добавить диод на линию 18 В, чтобы убедиться, что крышка не разряжается в двигатель.

Теперь, если чип передает по Wi-Fi, он будет использовать намного больший ток, поэтому конденсатор должен быть намного больше. Вы должны добавить в свой код прерывание, которое обнаруживает потерю мощности и немедленно переводит микроконтроллер в режим низкого энергопотребления или, по крайней мере, останавливает любую передачу Wi-Fi.

Фактически, если вы достаточно быстро переведете его в спящий режим при отключении питания, возможно, подойдет гораздо меньшее значение ограничения. Это зависит от того, какую часть остальной схемы вы можете перевести в спящий режим, например, если есть светодиоды или драйвер двигателя, они должны быть отключены при потере питания для экономии энергии, а затем снова включены, когда питание восстанавливается.

Power – давайте контролировать его

Введение

ESP8266 не очень энергоемкий, но требует некоторых специальных мер для предсказуемой работы и предотвращения множества ложных перезагрузок.

Большинство помех вызвано проблемами с питанием

Сначала некоторые факты:

ESP8266 использует от 50 до 170 мА

Поскольку ESP8266 передает пакеты, легко понять, что такое поведение вызовет множество всплесков и других нежелательных сигналов в линиях электропередач, что может легко привести к нежелательным сбросам и другим помехам.Это также появляется, когда используются заводские платы, такие как NodeMCU, особенно в сочетании с внешними устройствами.

Что ты умеешь?

 1 - Во-первых, используйте хороший блок питания, способный выдавать 5 В при 1 А.
2 - Установите конденсаторы поперек силовых линий как можно ближе к ESP8266.
3 - Установите конденсатор 10 нФ (многослойный, предпочтительно smd) от клеммы сброса к земле.
4 - Используйте как минимум один конденсатор емкостью 10 мкФ (тантал) и один конденсатор емкостью 100 нФ (многослойный) на внешнее подключенное устройство.5 - Используйте отдельный источник питания для питания внешних устройств. 
6 - В некоторых случаях помогает обойти диод на плате NodeMCU.
 

Блок питания

Блок питания является одним из наиболее часто игнорируемых компонентов и в то же время одним из самых важных компонентов любой электронной схемы. Все начинается с правильного питания.

Адаптер USB / Serial, такой как адаптер FTDI, никогда не может работать в качестве источника питания для работающего ESP8266, но вы можете использовать его для прошивки ESP. Для прошивки ESP требуется только небольшой ток.

С макетными платами очень полезен макетный блок питания MB102, видны две версии, с переключателем и меньшая без переключателя. И то, и другое можно использовать. Будьте осторожны при выборе адаптера переменного тока. Лучше всего использовать адаптер на 7,5 В или 9 В. Адаптеры 12 В могут потенциально повредить плату MB102, нерегулируемые адаптеры могут иметь ненагруженный выход до 18 В, что, вероятно, приведет к выходу из строя регулятора напряжения AMS1117, который имеет только макс. Входное напряжение 15 В. Еще одна причина неисправности – перегрев. Поэтому не рекомендуется подавать более 9 В постоянного тока на вилку питания MB102.Этот источник питания может легко запитывать плату ESP и внешние схемы, некоторые датчики и светодиоды до 500 мА. Если микросхема регулятора на MB102 становится слишком горячей для прикосновения, вы либо подаете ему слишком высокое входное напряжение, либо потребляете слишком много тока, либо их комбинацию.

Для платы MB102 можно одновременно установить напряжение 5 В и / или 3,3 В. Таким образом, вы можете питать плату ESP8266 и другие датчики / схемы низкого напряжения напряжением 3,3 В и использовать 5 В с другой стороны для питания устройств 5 В, таких как реле или датчики, которым требуется 5 В.Позаботьтесь о выходах датчиков 5 В, которые подключаются к ESP8266. Используйте делитель напряжения или преобразователь уровня.

Всегда используйте дополнительные конденсаторы в шинах питания макетной платы. От 10 до 100 мкФ на плату – хорошая практика. Если у вас слишком мало фильтрации, вы можете получить нестабильный ESP, который самопроизвольно сбрасывается более или менее часто.

MB102 – Предупреждение

Разъем USB на MB102 подключается параллельно с цилиндрическим разъемом постоянного тока, поэтому, если вы подключите источник постоянного тока к разъему постоянного тока, у вас будет такое же напряжение в разъеме USB-розетки.В результате вместо регулируемого напряжения 5 В на выходе появляется 9 В, и это немедленно разрушает ваши платы!

Блок питания USB

Если вы хотите использовать зарядное устройство USB в качестве источника питания, убедитесь, что оно имеет маркировку CE и обеспечивает достаточный ток. 1 Ампер меньше всего. Также посмотрите здесь http://www.lygte-info.dk/

Датчанин любит приносить на испытательный стенд всевозможные батареи, блоки питания, зарядные устройства и т. Д., Чтобы узнать, из чего они сделаны, и поделиться с нами результатами.

Конденсаторы

Все модули ESP имеют встроенный конденсатор smd емкостью 100 нФ более 3,3 В постоянного тока. Это значение подходит только для подавления очень высокочастотного шума / всплесков тактовой частоты 80/160 МГц. Этот конденсатор емкостью 100 нФ всегда расположен рядом с выводом 3/4 микросхемы ESP8266. Некоторые модули имеют дополнительные развязывающие конденсаторы, припаянные к модулю, но в большинстве их нет, вы должны добавить их самостоятельно.

Этот предел 100 нФ слишком мал, чтобы уберечь линию Vcc от всех скачков и провалов, вызванных ESP и внешними компонентами.В частности, импульсные источники питания (но не только они) создают много шума. Требуется дополнительный конденсатор емкостью от 1 до 10 мкФ. Предпочтительно танталовый тип из-за его превосходных высокочастотных свойств. Этот конденсатор лучше всего разместить как можно ближе к модулю. Хорошее место между металлической крышкой над модулем и линией Vcc. Или между выводами Vcc и Gnd на ESP-01 прямо на плате. Близость к выводу Vcc модуля с короткими проводами почти так же хороша.

 Вот 2 примера изображений того, как тантал 2.2 мкФ припаян к ESP-01 и ESP-07. Также на ESP-07 между сбросом и корпусом припаяна небольшая крышка на 4,7 нФ.
расположение 2 картинок:
ESP-01: Конденсатор 1
ESP-07: Конденсатор 2
 

Большой конденсатор электролитического типа емкостью несколько сотен мкФ можно использовать для сглаживания провалов, вызванных передачей WiFi и / или пульсацией линии электропередачи 50/60 Гц. Часто этот конденсатор уже присутствует в блоке питания, но дополнительный конденсатор является хорошей практикой, особенно когда есть провода между источником питания и ESP.Этот конденсатор может располагаться на шине питания вашей макетной платы или рядом с источником питания.

Перепускной диод

Ниже часть схемы NodeMCU:

Важно отметить диод D1, который предназначен для защиты порта USB и хоста от внешних источников питания. В некоторых случаях это не диод Шоттки, который имеет гораздо меньшее прямое падение напряжения (Vf = 0,15 ~ 0,45 вольт), а обычный диод, который может иметь Vf 0,6 ~ 0.9 (или даже выше) вольт. Фактический Vf зависит от тока, протекающего через диод. Регулятор, который делает необходимые 3,3 вольта из напряжения 5 вольт от порта USB, также имеет падение напряжения. Например, AMS 1117 (который находится на моей китайской плате NodeMCU) может иметь Vf до 1,3 В. SPX3819 на схеме требует только типичного 0,34 @ 500 мА для регулирования мощности.

Расчеты показывают, что 5 – 0,9 – 1,3 = 2,8 вольт. Этого недостаточно для работы ESP8266.Даже с диодом Шоттки этого едва хватает.

Следовательно, это может помочь:

 - заменить диод на диод типа Шоттки или
- просто закоротите диод, а потом
 

 будьте очень осторожны, чтобы не взорвать ваш USB-хост! 

.

Кабели USB

Используйте USB-кабель хорошего качества с NodeMCU. Предпочтительно короткий кабель с проводами AWG 24. Эти кабели имеют гораздо меньшее падение напряжения, чем USB-кабели с проводами AWG28. Кабели низкого качества – потенциальный источник перезагрузок и неприятностей.

Power – давайте контролировать его

Введение

ESP8266 не очень энергоемкий, но требует некоторых специальных мер для предсказуемой работы и предотвращения множества ложных перезагрузок.

Большинство помех вызвано проблемами с питанием

Сначала некоторые факты:

ESP8266 использует от 50 до 170 мА

Поскольку ESP8266 передает пакеты, легко понять, что такое поведение вызовет множество всплесков и других нежелательных сигналов в линиях электропередач, что может легко привести к нежелательным сбросам и другим помехам.Это также появляется, когда используются заводские платы, такие как NodeMCU, особенно в сочетании с внешними устройствами.

Что ты умеешь?

 1 - Во-первых, используйте хороший блок питания, способный выдавать 5 В при 1 А.
2 - Установите конденсаторы поперек силовых линий как можно ближе к ESP8266.
3 - Установите конденсатор 10 нФ (многослойный, предпочтительно smd) от клеммы сброса к земле.
4 - Используйте как минимум один конденсатор емкостью 10 мкФ (тантал) и один конденсатор емкостью 100 нФ (многослойный) на внешнее подключенное устройство.5 - Используйте отдельный источник питания для питания внешних устройств.
6 - В некоторых случаях помогает обойти диод на плате NodeMCU.
 

Блок питания

Блок питания является одним из наиболее часто игнорируемых компонентов и в то же время одним из самых важных компонентов любой электронной схемы. Все начинается с правильного питания.

Адаптер USB / Serial, такой как адаптер FTDI, никогда не может работать в качестве источника питания для работающего ESP8266, но вы можете использовать его для прошивки ESP. Для прошивки ESP требуется только небольшой ток.

С макетными платами очень полезен макетный блок питания MB102, видны две версии, с переключателем и меньшая без переключателя. И то, и другое можно использовать. Будьте осторожны при выборе адаптера переменного тока. Лучше всего использовать адаптер на 7,5 В или 9 В. Адаптеры 12 В могут потенциально повредить плату MB102, нерегулируемые адаптеры могут иметь ненагруженный выход до 18 В, что, вероятно, приведет к выходу из строя регулятора напряжения AMS1117, который имеет только макс. Входное напряжение 15 В. Еще одна причина неисправности – перегрев. Поэтому не рекомендуется подавать более 9 В постоянного тока на вилку питания MB102.Этот источник питания может легко запитывать плату ESP и внешние схемы, некоторые датчики и светодиоды до 500 мА. Если микросхема регулятора на MB102 становится слишком горячей для прикосновения, вы либо подаете ему слишком высокое входное напряжение, либо потребляете слишком много тока, либо их комбинацию.

Для платы MB102 можно одновременно установить напряжение 5 В и / или 3,3 В. Таким образом, вы можете питать плату ESP8266 и другие датчики / схемы низкого напряжения напряжением 3,3 В и использовать 5 В с другой стороны для питания устройств 5 В, таких как реле или датчики, которым требуется 5 В.Позаботьтесь о выходах датчиков 5 В, которые подключаются к ESP8266. Используйте делитель напряжения или преобразователь уровня.

Всегда используйте дополнительные конденсаторы в шинах питания макетной платы. От 10 до 100 мкФ на плату – хорошая практика. Если у вас слишком мало фильтрации, вы можете получить нестабильный ESP, который самопроизвольно сбрасывается более или менее часто.

MB102 – Предупреждение

Разъем USB на MB102 подключается параллельно с цилиндрическим разъемом постоянного тока, поэтому, если вы подключите источник постоянного тока к разъему постоянного тока, у вас будет такое же напряжение в разъеме USB-розетки.В результате вместо регулируемого напряжения 5 В на выходе появляется 9 В, и это немедленно разрушает ваши платы!

Блок питания USB

Если вы хотите использовать зарядное устройство USB в качестве источника питания, убедитесь, что оно имеет маркировку CE и обеспечивает достаточный ток. 1 Ампер меньше всего. Также посмотрите здесь http://www.lygte-info.dk/

Датчанин любит приносить на испытательный стенд всевозможные батареи, блоки питания, зарядные устройства и т. Д., Чтобы узнать, из чего они сделаны, и поделиться с нами результатами.

Конденсаторы

Все модули ESP имеют встроенный конденсатор smd емкостью 100 нФ более 3,3 В постоянного тока. Это значение подходит только для подавления очень высокочастотного шума / всплесков тактовой частоты 80/160 МГц. Этот конденсатор емкостью 100 нФ всегда расположен рядом с выводом 3/4 микросхемы ESP8266. Некоторые модули имеют дополнительные развязывающие конденсаторы, припаянные к модулю, но в большинстве их нет, вы должны добавить их самостоятельно.

Этот предел 100 нФ слишком мал, чтобы уберечь линию Vcc от всех скачков и провалов, вызванных ESP и внешними компонентами.В частности, импульсные источники питания (но не только они) создают много шума. Требуется дополнительный конденсатор емкостью от 1 до 10 мкФ. Предпочтительно танталовый тип из-за его превосходных высокочастотных свойств. Этот конденсатор лучше всего разместить как можно ближе к модулю. Хорошее место между металлической крышкой над модулем и линией Vcc. Или между выводами Vcc и Gnd на ESP-01 прямо на плате. Близость к выводу Vcc модуля с короткими проводами почти так же хороша.

 Вот 2 примера изображений того, как тантал 2.2 мкФ припаян к ESP-01 и ESP-07. Также на ESP-07 между сбросом и корпусом припаяна небольшая крышка на 4,7 нФ.
расположение 2 картинок:
ESP-01: Конденсатор 1
ESP-07: Конденсатор 2
 

Большой конденсатор электролитического типа емкостью несколько сотен мкФ можно использовать для сглаживания провалов, вызванных передачей WiFi и / или пульсацией линии электропередачи 50/60 Гц. Часто этот конденсатор уже присутствует в блоке питания, но дополнительный конденсатор является хорошей практикой, особенно когда есть провода между источником питания и ESP.Этот конденсатор может располагаться на шине питания вашей макетной платы или рядом с источником питания.

Перепускной диод

Ниже часть схемы NodeMCU:

Важно отметить диод D1, который предназначен для защиты порта USB и хоста от внешних источников питания. В некоторых случаях это не диод Шоттки, который имеет гораздо меньшее прямое падение напряжения (Vf = 0,15 ~ 0,45 вольт), а обычный диод, который может иметь Vf 0,6 ~ 0.9 (или даже выше) вольт. Фактический Vf зависит от тока, протекающего через диод. Регулятор, который делает необходимые 3,3 вольта из напряжения 5 вольт от порта USB, также имеет падение напряжения. Например, AMS 1117 (который находится на моей китайской плате NodeMCU) может иметь Vf до 1,3 В. SPX3819 на схеме требует только типичного 0,34 @ 500 мА для регулирования мощности.

Расчеты показывают, что 5 – 0,9 – 1,3 = 2,8 вольт. Этого недостаточно для работы ESP8266.Даже с диодом Шоттки этого едва хватает.

Следовательно, это может помочь:

 - заменить диод на диод типа Шоттки или
- просто закоротите диод, а потом
 

 будьте очень осторожны, чтобы не взорвать ваш USB-хост! 

.

Кабели USB

Используйте USB-кабель хорошего качества с NodeMCU. Предпочтительно короткий кабель с проводами AWG 24. Эти кабели имеют гораздо меньшее падение напряжения, чем USB-кабели с проводами AWG28. Кабели низкого качества – потенциальный источник перезагрузок и неприятностей.

Power – давайте контролировать его

Введение

ESP8266 не очень энергоемкий, но требует некоторых специальных мер для предсказуемой работы и предотвращения множества ложных перезагрузок.

Большинство помех вызвано проблемами с питанием

Сначала некоторые факты:

ESP8266 использует от 50 до 170 мА

Поскольку ESP8266 передает пакеты, легко понять, что такое поведение вызовет множество всплесков и других нежелательных сигналов в линиях электропередач, что может легко привести к нежелательным сбросам и другим помехам. Это также появляется, когда используются заводские платы, такие как NodeMCU, особенно в сочетании с внешними устройствами.

Что ты умеешь?

 1 - Во-первых, используйте хороший блок питания, способный выдавать 5 В при 1 А.
2 - Установите конденсаторы поперек силовых линий как можно ближе к ESP8266.
3 - Установите конденсатор 10 нФ (многослойный, предпочтительно smd) от клеммы сброса к земле.
4 - Используйте как минимум один конденсатор емкостью 10 мкФ (тантал) и один конденсатор емкостью 100 нФ (многослойный) на внешнее подключенное устройство.5 - Используйте отдельный источник питания для питания внешних устройств.
6 - В некоторых случаях помогает обойти диод на плате NodeMCU.
 

Блок питания

Блок питания является одним из наиболее часто игнорируемых компонентов и в то же время одним из самых важных компонентов любой электронной схемы. Все начинается с правильного питания.

Адаптер USB / Serial, такой как адаптер FTDI, никогда не может работать в качестве источника питания для работающего ESP8266, но вы можете использовать его для прошивки ESP. Для прошивки ESP требуется только небольшой ток.

С макетными платами очень полезен макетный блок питания MB102, видны две версии, с переключателем и меньшая без переключателя. И то, и другое можно использовать. Будьте осторожны при выборе адаптера переменного тока. Лучше всего использовать адаптер на 7,5 В или 9 В. Адаптеры 12 В могут потенциально повредить плату MB102, нерегулируемые адаптеры могут иметь ненагруженный выход до 18 В, что, вероятно, приведет к выходу из строя регулятора напряжения AMS1117, который имеет только макс. Входное напряжение 15 В. Еще одна причина неисправности – перегрев. Поэтому не рекомендуется подавать более 9 В постоянного тока на вилку питания MB102.Этот источник питания может легко запитывать плату ESP и внешние схемы, некоторые датчики и светодиоды до 500 мА. Если микросхема регулятора на MB102 становится слишком горячей для прикосновения, вы либо подаете ему слишком высокое входное напряжение, либо потребляете слишком много тока, либо их комбинацию.

Для платы MB102 можно одновременно установить напряжение 5 В и / или 3,3 В. Таким образом, вы можете питать плату ESP8266 и другие датчики / схемы низкого напряжения напряжением 3,3 В и использовать 5 В с другой стороны для питания устройств 5 В, таких как реле или датчики, которым требуется 5 В.Позаботьтесь о выходах датчиков 5 В, которые подключаются к ESP8266. Используйте делитель напряжения или преобразователь уровня.

Всегда используйте дополнительные конденсаторы в шинах питания макетной платы. От 10 до 100 мкФ на плату – хорошая практика. Если у вас слишком мало фильтрации, вы можете получить нестабильный ESP, который самопроизвольно сбрасывается более или менее часто.

MB102 – Предупреждение

Разъем USB на MB102 подключается параллельно с цилиндрическим разъемом постоянного тока, поэтому, если вы подключите источник постоянного тока к разъему постоянного тока, у вас будет такое же напряжение в разъеме USB-розетки.В результате вместо регулируемого напряжения 5 В на выходе появляется 9 В, и это немедленно разрушает ваши платы!

Блок питания USB

Если вы хотите использовать зарядное устройство USB в качестве источника питания, убедитесь, что оно имеет маркировку CE и обеспечивает достаточный ток. 1 Ампер меньше всего. Также посмотрите здесь http://www.lygte-info.dk/

Датчанин любит приносить на испытательный стенд всевозможные батареи, блоки питания, зарядные устройства и т. Д., Чтобы узнать, из чего они сделаны, и поделиться с нами результатами.

Конденсаторы

Все модули ESP имеют встроенный конденсатор smd емкостью 100 нФ более 3,3 В постоянного тока. Это значение подходит только для подавления очень высокочастотного шума / всплесков тактовой частоты 80/160 МГц. Этот конденсатор емкостью 100 нФ всегда расположен рядом с выводом 3/4 микросхемы ESP8266. Некоторые модули имеют дополнительные развязывающие конденсаторы, припаянные к модулю, но в большинстве их нет, вы должны добавить их самостоятельно.

Этот предел 100 нФ слишком мал, чтобы уберечь линию Vcc от всех скачков и провалов, вызванных ESP и внешними компонентами.В частности, импульсные источники питания (но не только они) создают много шума. Требуется дополнительный конденсатор емкостью от 1 до 10 мкФ. Предпочтительно танталовый тип из-за его превосходных высокочастотных свойств. Этот конденсатор лучше всего разместить как можно ближе к модулю. Хорошее место между металлической крышкой над модулем и линией Vcc. Или между выводами Vcc и Gnd на ESP-01 прямо на плате. Близость к выводу Vcc модуля с короткими проводами почти так же хороша.

 Вот 2 примера изображений того, как тантал 2.2 мкФ припаян к ESP-01 и ESP-07. Также на ESP-07 между сбросом и корпусом припаяна небольшая крышка на 4,7 нФ.
расположение 2 картинок:
ESP-01: Конденсатор 1
ESP-07: Конденсатор 2
 

Большой конденсатор электролитического типа емкостью несколько сотен мкФ можно использовать для сглаживания провалов, вызванных передачей WiFi и / или пульсацией линии электропередачи 50/60 Гц. Часто этот конденсатор уже присутствует в блоке питания, но дополнительный конденсатор является хорошей практикой, особенно когда есть провода между источником питания и ESP.Этот конденсатор может располагаться на шине питания вашей макетной платы или рядом с источником питания.

Перепускной диод

Ниже часть схемы NodeMCU:

Важно отметить диод D1, который предназначен для защиты порта USB и хоста от внешних источников питания. В некоторых случаях это не диод Шоттки, который имеет гораздо меньшее прямое падение напряжения (Vf = 0,15 ~ 0,45 вольт), а обычный диод, который может иметь Vf 0,6 ~ 0.9 (или даже выше) вольт. Фактический Vf зависит от тока, протекающего через диод. Регулятор, который делает необходимые 3,3 вольта из напряжения 5 вольт от порта USB, также имеет падение напряжения. Например, AMS 1117 (который находится на моей китайской плате NodeMCU) может иметь Vf до 1,3 В. SPX3819 на схеме требует только типичного 0,34 @ 500 мА для регулирования мощности.

Расчеты показывают, что 5 – 0,9 – 1,3 = 2,8 вольт. Этого недостаточно для работы ESP8266.Даже с диодом Шоттки этого едва хватает.

Следовательно, это может помочь:

 - заменить диод на диод типа Шоттки или
- просто закоротите диод, а потом
 

 будьте очень осторожны, чтобы не взорвать ваш USB-хост! 

.

Кабели USB

Используйте USB-кабель хорошего качества с NodeMCU. Предпочтительно короткий кабель с проводами AWG 24. Эти кабели имеют гораздо меньшее падение напряжения, чем USB-кабели с проводами AWG28. Кабели низкого качества – потенциальный источник перезагрузок и неприятностей.

ESP8266 убивает себя? – Ondrovo.com

ESP8266, популярный чип WiFi с множеством недокументированных «функций». Вот один неприятный, который может стоить вам модуля WiFi.

Я наблюдал эту проблему на модулях ESP-01 и ESP-12, а также слышал о ней происходит на ESP-03. Я считаю, что это может случиться с любым модулем.

Эта статья является частью серии “esp” – см. Также Определение энергопотребления ESP8266 для более точные измерения потребляемого тока и беспроводной терминал с ESP8266 для решения со сторожевым таймером напряжения я в конечном итоге использовал.

Введение

ESP – это энергоемкий чип, обычно потребляющий около 70 мА с частыми короткими замыканиями. всплески тока (1 мкс при примерно 400 мА). В определенной степени они могут быть подавляется небольшими керамическими конденсаторами. У вас все еще будет рябь Vdd, но это можно исправить с помощью дросселя (необязательно), за которым следует конденсатор большего размера. Основные вещи.

Однако проблема заключается в запуске, когда ESP генерирует всплеск тока. пики (40 мс от 200 до 400 мА).Вы не исправите это с помощью блокирующего конденсатора.

Вот изображение напряжения питания на ESP-01, чтобы вы могли получить некоторое представление о текущих требованиях. Большие падения напряжения связаны с сопротивлением кабели питания, макетные контакты и т. д. Здесь он эффективно выполняет роль текущий зонд бедняка.

Слева: Запуск и нормальная работа, Справа: Подробное описание провала при запуске

Глюк

В чем глюк , спросите вы? Похоже, что если напряжение падает ниже определенный порог при запуске, особенно если напряжение нарастает медленно (например,если ты использовались слишком большие конденсаторы, которые не успевают полностью зарядиться) может войти ЭЦН состояние неисправности с чрезмерным потреблением тока и тепловым разгоном. Обратите внимание, что проблема также имеет тенденцию возникать в решениях с батарейным питанием, возможно, из-за ядра Wi-Fi сбой, кусание сторожевого пса и запуск сброса.

Затем микросхема потребляет хорошие 250 мА и готовится сама, если оставить это так долго (более нескольких секунд). Это особенно «здорово» в случае консервов. модули с явно худшим тепловыделением.

Хороший случай, иллюстрирующий проблему, произошедшую на IBM BSRE2016. (мероприятие для студентов со всей Европы, организованное в Винчестере, которое я посетил). Была активность “Интернета вещей” с модулями на базе ESP-12, питающимися от батареи 9 В. которые действовали как узлы MQTT. Мы оставили их включенными на ночь, чтобы собрать данные, и на следующий день, может быть, половина из них была мертва.

Вы часто будете испытывать этот сбой при работе с макетной платой. Китайские макеты (читайте: ерунды с eBay) могут иметь ОГРОМНОЕ сопротивление контакту и следам (несколько Ом), а закон Ома требует пропорционального падения напряжения, особенно отчетливо проявляется при высоких токах, требуемых ESP во время запуска.

Вы заметите это состояние блокировки, посмотрев на светодиодный индикатор питания. Если он потускнел, отключите его от сети. КАК МОЖНО СКОРЕЕ!

Решения

Как же нам решить эту неприятную проблему?

У меня нет однозначных ответов, но кое-что можно попробовать.

Блокирующие конденсаторы

Как обсуждалось выше, вы захотите добавить к вашему модулю несколько хороших заглушек и дроссель. если вы хотите защитить остальную часть вашей схемы от помех. Однако это не очень надежное решение, отлично подходит для макетных экспериментов, но не поможет, если падение напряжения т.е.из-за разряда аккумулятора.

Нам нужно что-то посложнее (но держите шапки!)

Внешний монитор напряжения

Обычно есть встроенный детектор низкого напряжения (или «сторожевой таймер напряжения»), но он либо неисправен, либо вообще не удосужился добавить. Любопытно, что даже ATMEGA “Arduino” есть один.

Но мы можем проверить напряжение внешне и выключить микросхему при необходимости. ESP имеет сброс вывод, который вы можете использовать для этого, а также вывод выключения CH_PD.Кажется, они работают Одинаково хорошо.

Можно было купить готовое решение, например MCP120T-270 ; Я планирую дать этим Я сам пойду и обновлю статью своими выводами. Или вы можете попробовать свернуть свой собственный, что можно сделать с помощью стабилитрона и некоторых транзисторов:

«Сглаживающий конденсатор» посередине можно было бы сделать меньше, если бы вы использовали больший резисторы, это просто построено из того, что у меня было. Работает нормально.

Выход ВЫСОКИЙ, если напряжение остается выше примерно 2.9 В. Когда падает либо из-за при потреблении тока или при разряде батареи выход переключается на НИЗКИЙ, отключая ваш ESP, чтобы спасти его от причинения себе вреда. Одна проблема в том, что если падение происходит только из-за текущего отрисовки при запуске, он войдет в цикл перезапуска. Вероятно, это нормально, поскольку ESP никогда не преодолевает критический всплеск запуска. Это может ускорить выход из строя вашей батареи, но она все равно была почти разряжена.

Вот как я пытался его собрать (отказался от макета):

Следующие снимки экрана иллюстрируют работу этой схемы, сначала “нормальный” run, затем цикл перезапуска, о котором я упоминал выше.

Слева: Нормальная работа, Справа: Неудачный запуск
Голубой – среднее напряжение, Желтый – CH_PD напряжение (получено из Vdd)

Цифровой сторожевой таймер

Альтернативой сторожевому таймеру напряжения является сторожевой таймер, который подтверждает сброс (или CH_PD), если он обнаруживает, что код приложения не запущен. Есть в наличии такие схемы, так что вы можете попробовать использовать это вместо контроля напряжения, которое страдает от ранее упомянутый цикл сброса.

Проблема может заключаться в том, что если сторожевой таймер установлен, скажем, на 1 секунду, вы все равно оставите его в неисправном состоянии совсем немного нагревается. 100 с лишним миллисекунд после сброса, когда устройство остается в режиме ожидания, недостаточно для охлаждения, поэтому оно все еще может убить себя.

Вы также не можете сделать сторожевой таймер слишком коротким, потому что он укусит раньше процессора. успел загрузиться и запустить код вашего приложения (примерно до полсекунды). Ты можешь попробуйте поиграть с временем удержания сброса, если ваш сторожевой таймер это поддерживает.Здесь все просто идеи.

---

Если у вас есть лучшее решение, дайте мне знать, я попробую добавить его сюда. Если бы мы могли избавиться от цикличности или просто уменьшить количество транзисторов, это было бы довольно круто.

ESP8266 – Датчик солнечной влажности с суперконденсаторами

Около года назад я построил датчик влажности для своего сада. Я подключил его к чипу ESP-12E, который ежечасно отправлял мне обновления об уровне влажности через Wi-Fi. Для его питания я использовал три батарейки ААА.Несмотря на то, что он работал отлично, а батарей хватало на долгое время из-за функции глубокого сна чипа (около 6 месяцев), я хотел создать что-то, что могло бы работать без моего вмешательства. Датчик находился в труднодоступном месте, и, поскольку он находился в водонепроницаемом корпусе, было немного привередничать с заменой батарей. Кроме того, мне очень понравилась идея построить что-то, что теоретически могло бы прослужить более десяти лет.

Найти для этого подходящий источник энергии было просто: солнце.Труднее было сохранить эту энергию. ESP-12E – это энергоемкий чип. При запуске WIFI-соединения он потребляет около 150-250 мАч. Так что о питании чипа напрямую от солнечных батарей не могло быть и речи. Чтобы сохранить энергию, я рассмотрел разные типы аккумуляторных батарей. Однако при использовании батарей было несколько недостатков: короткий срок службы, их повреждение из-за чрезмерной или недостаточной зарядки и т. Д. Затем я наткнулся на статью Ника Гаммона в его прекрасном блоге: https: //www.gammon.com.au/forum/?id=12821

Там он описывает использование суперконденсатора для питания его Arduino. Это звучало как отличное решение для моего проекта!

Когда суперконденсаторы пришли по почте, я подумал, что все будет очень легко построить, и мне понадобится день или около того, чтобы начать работу. Теперь, две недели спустя, после того как было решено множество непредвиденных проблем, я наконец-то добился стабильной работы. Я немного новичок, когда дело касается электроники, и, безусловно, многому научился во время этого процесса.Основная причина, по которой я это записываю, состоит в том, что я могу вспомнить, что я сделал, чтобы все заработало!

Основная настройка

Солнечная панель 5 В заряжает два суперконденсатора 22 Фарада через диод Шоттки, чтобы предотвратить обратный ток в ночное время. Суперкапсы устанавливаются последовательно, чтобы удвоить напряжение (от 2,5 В до 5 В). ESP-12E питается от регулятора напряжения HT7833. Датчик влажности подключается к аналоговому выводу через два резистора делителя напряжения, чтобы поддерживать его ниже 1 В. Все идет нормально.

Этих деталей достаточно, чтобы все заработало. Проблема в том, что эта установка перестает работать, когда напряжение падает ниже определенной точки. Ниже 2,7 В ESP-12E отключается. Когда через некоторое время солнечная панель снова заряжает суперкапсы, микросхема включается и потребляет столько энергии, что напряжение сразу же падает ниже порогового значения, и микросхема снова выключается. Затем чип застревает в этом состоянии. Другими словами, системе нужен гистерезис.

Микросхема, которая добавляет это, – детектор пониженного напряжения LMS33460. Чрезвычайно крошечный и сложный для пайки, но это единственный, который я смог найти, который подходил для этой конструкции.Он отправляет сигнал HIGH на вывод CH_EN при напряжении около 3,10 вольт и выключается, когда оно падает ниже 3 В. Этого достаточно для работы ESP8266.

The Sketch

Когда чип просыпается и выполняет эскиз, он сначала подключается к моей сети. Затем он загружает последнее загруженное значение с серверов Ubidots. Поскольку ESP8266 не может легко сохранять значения, когда он просыпается из глубокого сна, это единственный способ сравнить значения. Затем он принимает показания датчика и отправляет их в интернет-службы.

Пользуюсь двумя сервисами: Ubidots и Pushover. Примерно каждый час последнее значение загружается в Ubidots.

Убидотс – первые несколько дней

Я использую Pushover, чтобы отправлять мне уведомления об уровне влажности. Получение уведомления каждый час быстро станет раздражающим, поэтому я настроил его так, чтобы отправлять уведомления только тогда, когда новое значение находится в другой категории по сравнению с предыдущим измерением (см. Код)

Когда это будет сделано, он засыпает чуть больше часа.

Блок питания для ESP32 – Stromversorgung / Блок питания

Для начала официальная документация от Espressif содержит соответствующий раздел по устранению неполадок в документации esptool. Пожалуйста, прочтите это внимательно, особенно когда дело доходит до отладки проблем, связанных с «стабильным источником питания» после возникновения проблем с подключением или быстродействием вашей платы.

Все может пойти плохо, если цепь питания не сможет удовлетворить большие всплески энергопотребления ESP32 при использовании Wi-Fi и / или когда подключенные периферийные устройства потребляют слишком много энергии.

• Проверьте кабель USB.
• Проверьте источник питания.
• Примените трюк с конденсатором, добавив на плату недостающий конденсатор.

В официальной документации уже есть подробный раздел о недостаточном питании, см. Устранение неполадок недостаточного питания.

Недостаточная мощность

Блок питания 3,3 В для ESP8266 и ESP32 должен обеспечивать большой ток (до 70 мА непрерывно, 200–300 мА пиковое, немного выше для ESP32).Вам также понадобится достаточная емкость в силовой цепи, чтобы справиться с резкими скачками энергопотребления.

Недостаточная емкость

Если вы используете готовую макетную плату или модуль, то встроенного регулятора мощности и конденсаторов обычно достаточно, при условии, что входной источник питания достаточен.

Это неверно для некоторых очень простых модулей с выводом контактов – подобных этому. Эти прорывы не обладают достаточной емкостью для надежной работы без дополнительных компонентов.

OEM-модули для поверхностного монтажа, такие как ESP-WROOM02 и ESP-WROOM32, для обеспечения надежности требуют внешнего конденсатора большой емкости на печатной плате, см. Техническое описание модуля.

Мощность блока питания

С esptool можно использовать источник питания, обеспечивающий достаточный ток для этапа последовательного загрузчика, но недостаточный для нормальной работы прошивки. Вы можете увидеть падение напряжения 3,3 В VCC, если измеряете его мультиметром, но у вас могут возникнуть проблемы, даже если этого не происходит.

Попробуйте заменить источник питания 3,3 В на более высокий номинальный ток, добавить конденсаторы в линию питания и / или укоротить все провода питания на 3,3 В.