去耦電容與旁路電容

“去耦電容”和“旁路電容”這兩個術(shù)語經(jīng)?；Q使用，它們的功能重疊，容易造成混淆。實(shí)際上，它們的用途相似，但在電路中的應(yīng)用可能會影響術(shù)語。

去耦電容

功能：去耦電容器主要用于通過為交流信號提供低阻抗路徑同時阻止直流來隔離電路的一部分與另一部分。

位置：去耦電容器通常放置在集成電路或其他敏感元件附近，以穩(wěn)定局部電源并減少因電流需求波動引起的噪聲。

旁路電容

功能：旁路電容用于阻斷高頻噪聲至地，防止其影響電路其余部分的性能。

位置：旁路電容器通常放置在電源線上，以濾除電路產(chǎn)生的高頻噪聲。

因此，去耦電容器和旁路電容器都有助于降低噪聲并穩(wěn)定電源，但對目的或特定上下文的重視可能會影響使用哪個術(shù)語。實(shí)際上，您可能會發(fā)現(xiàn)人們交替使用這些術(shù)語，在許多情況下，單個電容器可能在給定電路中同時起到去耦和旁路功能。

多層陶瓷電容器 (MLCC)故障檢測

多層陶瓷電容器有各種形狀和尺寸；然而，我們在設(shè)備中看到的大多是 SMD (MLCC) 電容器（圖 1）。這些類型的電容器既可用于去耦，也可用于旁路。

這些電容器的故障相對容易檢測，因?yàn)樗鼈兇蠖喽搪返降兀ㄋ鼈冎饕糜谛酒浇娫窜壍慕怦睿┗蝻@示非常低的電阻，因此故障的 MLC 電容器會吸收大量電流并產(chǎn)生熱量。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，有 4 種簡單的方法可以發(fā)現(xiàn)故障的 MLCC 電容器：

使用萬用表的二極管模式測試可疑電容

尋找紅外攝像機(jī)中的高溫點(diǎn)（紅外成像）

松香煙（松香膏）

冷凍噴霧

開始使用萬用表的二極管模式來查找短路。嘗試找到故障電容器，并通過拆焊一個或兩個電容器來測試短路是否消失。如果找不到壞電容器，則需要嘗試第二種方法并使用紅外攝像機(jī)。通常，您應(yīng)該在紅外攝像機(jī)上安裝微距鏡頭，以聚焦小區(qū)域來檢測微小組件，例如 MLCC 電容器。紅外攝像機(jī)的缺點(diǎn)是它們價格昂貴，因此可以使用第三種和第四種方法。

第三和第四種方法遵循相同的程序，但化學(xué)材料不同。在這兩種方法中，您都應(yīng)該用松香煙霧或冷凍噴霧覆蓋 PCB 板（可疑區(qū)域）。您應(yīng)該向可疑電容器（供電軌）的正極引腳施加低電壓（大多數(shù)情況下不高于 1.2V）和高電流脈沖，以查看哪些電容器會融化松香或冰（圖 3）。

 

圖 3：組件上的一層松香膏

這些方法的缺點(diǎn)是 PCB 板軌道可能會被大電流損壞或熔化，因此您應(yīng)該小心施加電流的位置和時間。

如果您處理模擬電路/RF階段，并且您相信某些MLCC電容器可能是故障的根源（由于電容值的變化），那么您應(yīng)該可以訪問原理圖和組件值，否則，可能很難猜出原始電容值。

電解電容器故障檢測

電解電容器是電子設(shè)備故障/異常行為的常見原因，尤其是在電源部分。請按照以下步驟識別損壞的電解電容器：

目視檢查：檢查是否有爆炸、膨脹跡象或化學(xué)物質(zhì)泄漏。未經(jīng)任何測試，這些電容器就是壞的，必須更換。

使用 LCR 表：如果目視檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，并不意味著電容器沒有問題！您需要使用 LCR 表來測量電容器的參數(shù)。

根據(jù) LCR 表的類型，您可以設(shè)置所需的頻率或?qū)⑦x擇開關(guān)置于合適的電容范圍內(nèi)。測量的電容應(yīng)保持在公差的 +/-20% 范圍內(nèi)，否則，只需更換電容器（如果電容低于 20%）。圖 5 顯示了這樣的電容器。

 

圖 5：22uF-400V 電容器的電容損失超過 20%（13uF）

重要提示：您必須使用 LCR 表來測量電容，而不是使用萬用表或類似儀器，因?yàn)楸仨氃诮涣麟娭袦y量電容，使用較小的直流偏置，而不是像大多數(shù)萬用表那樣在純直流模式下通過計算電容器的充電和放電時間來測量。

如果電容值在范圍內(nèi)，也并不意味著電容器沒問題！請?jiān)O(shè)置 LCR 表來測量 ESR。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在幾乎所有情況下，ESR 值越低，電容器就越好。ESR 取決于電容器的頻率、尺寸和制造質(zhì)量，但是，如果您不想查找電容器的數(shù)據(jù)表，維修經(jīng)驗(yàn)和一些參考表會為您提供良好 ESR 值的線索。圖 6 顯示了這樣的表格。

圖 7 顯示了一個 22uF-400V 的壞電容器，其電容值可以接受，但 ESR 值非常高。圖 8 還顯示了一個 100uF-25V 的電容器，其電容值良好，但 ESR 比正常值高出約 2-3 倍。

圖6：電解電容器典型ESR值參考表。

 

 

圖7：ESR值較高，但電容值可以接受（22uF-400V）

圖8：ESR值較高，但電容值可以接受（100uF-25V）。

要找到合適的測量頻率，請?jiān)O(shè)置 LCR 表以測量電容器的相位角。相位角 (theta) 也表明電容器健康，應(yīng)盡可能接近 -90 度，但任何高于 78-80 的值都是可以接受的。因此，只需選擇一個處理相位角值接近 -90 度的頻率即可。100Hz/120Hz 是測試等于及以上的電解電容器的合適頻率。

實(shí)際上，ESR 測量幾乎涵蓋了所有故障情況，但是，您也可以將耗散因數(shù)和相位角視為發(fā)現(xiàn)故障電容器的指標(biāo)。圖 9 顯示了一個 10uF-16V 電容器，其 ESR 值在某種程度上是可以接受的（我會因?yàn)?ESR 而更換這個電容器），但耗散因數(shù)也表明這個電容器不好。圖 10 顯示了新的 10uF-16V 電容器的耗散因數(shù)。

圖 9：ESR 不錯，電容很好，但耗散因數(shù)超出范圍（10uF-16V）。

圖 10：新型 10uF-16V 電容器的耗散因數(shù)

重要問題：我可以測試電路中的電解電容器嗎？這要視情況而定，但沒有什么比在電路外測試電容器更可靠，因此真空拆焊工具對于任何修理工來說都是必備的！

維修提示：高紋波電壓路徑上的電解電容器（例如整流器后或 SMPS 輸出處）以及靠近熱區(qū)域（例如電源芯片旁邊）更容易發(fā)生故障。請先檢查它們！

重要提示：測試前務(wù)必放電（例如使用功率電阻或傳統(tǒng)燈泡）。LCR 表是一種靈敏的工具，可處理小信號。

聚酯/MKT 電容器故障檢測

聚酯/MKT 電容器不易發(fā)生故障。如果目視檢查未發(fā)現(xiàn)任何線索（燒毀、爆炸、泄漏……等），則按照上述電解電容器的相同程序進(jìn)行操作。圖 11 顯示 470nF-275VAC MKT 電容器，所有參數(shù)均正常（ESR、相位角、耗散因數(shù)），但電容值已損失 50% 以上。我在 LG 冰箱逆變器板的預(yù)整流階段（共模扼流圈附近）發(fā)現(xiàn)了它。