同惠TH2638A高速精密電容測(cè)量?jī)x應(yīng)用于新能源汽車(chē)

目前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在蓬勃發(fā)展，新能源汽車(chē)以其低碳、環(huán)保、低成本的優(yōu)勢(shì)受到消費(fèi)者的青睞。

電機(jī)、電池、電機(jī)控制技術(shù)是新能源汽車(chē)的三大核心。

電機(jī)控制技術(shù)的核心需要高效電機(jī)控制的逆變器技術(shù)，高效電機(jī)控制的逆變器技術(shù)需要強(qiáng)大的功能IGBT模塊和匹配模塊DC-Link電容器。

IGBT模塊的重要性不言而喻，DC-Link電容器的性能也不容忽視，因此可靠檢測(cè)是電容器不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

關(guān)于電容，我們知道，由于材料、生產(chǎn)工藝以及其他因素的影響，自然界中不存在純凈的電容，一般會(huì)包含寄生參數(shù)，如下圖所示：

電容串聯(lián)等效模型圖

在電容的串聯(lián)等效模型中，實(shí)際電容是由本身電容Cs、引線(xiàn)電阻Rs(ESR)，引線(xiàn)電感Ls(ESL)串聯(lián)構(gòu)成。

電容器的阻抗頻率特性圖

根據(jù)阻抗頻率圖我們可以看到：

①當(dāng)頻率<<諧振頻率時(shí)，Ls(ESL)造成的影響忽略不計(jì)，可以等效為是Cs和Rs(ESR)串聯(lián);

②當(dāng)頻率≈諧振點(diǎn)時(shí)，Ls(ESL)的影響不能忽略;

③當(dāng)頻率>>諧振頻率時(shí)，Cs的影響忽略不計(jì)，可以等效為是Rs和Ls(ESL)的串聯(lián)。

以前大容量電容一般應(yīng)用在低頻領(lǐng)域，所以有些客戶(hù)對(duì)Ls(ESL)的關(guān)注就很少，往往會(huì)把重心放在Cs、Rs(ESR)上，但隨著近幾年新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的大容量電容被應(yīng)用在新能源里面，而且實(shí)際使用的頻率也越來(lái)越高，這時(shí)候引線(xiàn)電感Ls(ESL)的大小直接能影響電容的質(zhì)量評(píng)定，所以需要精確測(cè)量。

敲重點(diǎn)!DC-Link薄膜電容的特點(diǎn)↓↓↓

a)容量高，可高達(dá)1000μF甚至更高

b)頻率特性穩(wěn)定，產(chǎn)品高頻特性好，工作頻率約為10kHz

c)低ESR(串聯(lián)等效電阻)，最小可達(dá)0.2-0.5mΩ，甚至更小，耐紋波電流能力強(qiáng)

d)低ESL(串聯(lián)等效電感)，最低可達(dá)<10nH，減小了在開(kāi)關(guān)頻率下的震蕩效應(yīng)，因此可忽略掉吸收電容

e)產(chǎn)品安全性好，耐過(guò)壓能力強(qiáng)，抗浪涌電壓能力大于1.5倍的額定電壓

f)沒(méi)有極性，能承受反向電壓

g)額定電壓可達(dá)800V以上，不需要串聯(lián)和平衡電阻

提問(wèn)&解答

Q：如何精準(zhǔn)且快速測(cè)試DC-Link?

A：這是一個(gè)世界性難題。在以往，測(cè)試大電容的常見(jiàn)方法一般有兩種，分別為：

一、高低頻測(cè)試法：

由圖一可以看到實(shí)際電容的阻抗頻率特性與理想電容式完全不同，由圖二可以看到隨著頻率增加，XL=ωL和Zc是越來(lái)越接近的，通常理論認(rèn)為，當(dāng)頻率越高，一般為1MHz或者更高的時(shí)候，根據(jù)阻抗計(jì)算公式：

先用低頻去測(cè)試Cs、Rs(ESR)，然后用高頻測(cè)試Ls(ESL)，Rs(ESR)。這種測(cè)試方法要求高低兩種測(cè)試頻率必須遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，才能降低Ls(ESL)，Cs造成的誤差影響。

舉個(gè)例子：經(jīng)常有客戶(hù)用1MHz去測(cè)試大電容來(lái)得到Ls(ESL)值，但因?yàn)镃s的存在，同時(shí)1MHz這個(gè)頻率離諧振點(diǎn)并不足夠遠(yuǎn)，所以這種方法測(cè)試得到的Cs，Ls(ESL)這兩個(gè)值都只能算是近似值，精度有限，但同惠TH2840、TH2838H和TH2829系列都可以給您一份滿(mǎn)意的測(cè)試結(jié)果。

二、諧振法：

根據(jù)阻抗頻率圖，我們可以看到大電容的諧振點(diǎn)阻抗最低，所以用掃頻儀產(chǎn)生信號(hào)源，同時(shí)測(cè)試電容的阻抗，尋找諧振點(diǎn)，然后通過(guò)計(jì)算就能算出Cs和Ls(ESL)。

這種方法對(duì)掃頻源產(chǎn)生的信號(hào)源要求很高，要求步進(jìn)頻率越小越好，同時(shí)對(duì)阻抗的測(cè)試要求也很高，因?yàn)槭菕哳l，步進(jìn)頻率小，測(cè)試要求非常高，所以測(cè)試速度很慢，一般實(shí)驗(yàn)室使用，很少應(yīng)用到生產(chǎn)線(xiàn)上。與此同時(shí)，由于測(cè)試的時(shí)候沒(méi)有專(zhuān)用的四端測(cè)試夾具，即使計(jì)算出來(lái)了Cs、Rs(ESR)、Ls(ESL)，結(jié)果也不一定準(zhǔn)確，但TH2839、TH2851都克服了這類(lèi)問(wèn)題，均可以為您進(jìn)行精密的阻抗分析。

三、同惠測(cè)試法

在實(shí)際應(yīng)用中，大電容的高頻特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比理想狀態(tài)更復(fù)雜，因此，常規(guī)自動(dòng)元件分析儀或者阻抗分析儀由于沒(méi)有專(zhuān)用的四端測(cè)試夾具，以及由于儀器內(nèi)阻過(guò)大，會(huì)造成實(shí)際加載測(cè)試端分壓過(guò)小，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定甚至不準(zhǔn)確。

同惠TH2638A高速精密電容測(cè)量?jī)x對(duì)大電容的測(cè)試不同于以上兩種測(cè)試方法，也不同于常規(guī)自動(dòng)元件分析儀和阻抗分析儀的測(cè)試方法，具有四大核心優(yōu)勢(shì)：

①專(zhuān)用的四端測(cè)試夾具

TH2638A標(biāo)準(zhǔn)的四端測(cè)試夾具，保證了小阻抗器件測(cè)試精度的問(wèn)題。

②獨(dú)特的信號(hào)源輸出阻抗設(shè)計(jì)

TH2638A獨(dú)特的信號(hào)源輸出阻抗設(shè)計(jì)，不僅保證了加載到器件兩端的信號(hào)電平足夠高，而且提高了測(cè)試精度。

③超密的量程設(shè)計(jì)

TH2638A超密的量程設(shè)計(jì)，可以大大保證了測(cè)試的精度，重復(fù)性和一致性。

④采用雙頻測(cè)試

TH2638A選用兩種頻率測(cè)試電容，通過(guò)算法算出Cs，Rs(ESR)，Ls(ESL)，準(zhǔn)確率和測(cè)試速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高低頻測(cè)試法和諧振法。當(dāng)我們?cè)跍y(cè)試大電容的三參數(shù)時(shí)，首先要選取兩個(gè)頻率，這兩個(gè)頻率不能隨便選取，要按照一定的方法選取才能保證測(cè)試精度，選取方法如下：

→TH2638A熱機(jī)半小時(shí)后，用測(cè)試夾具短路清零，然后測(cè)試參數(shù)選擇Cs-RS(ESR)，用測(cè)試夾具測(cè)量被測(cè)電容，分別用100Hz，1kHz，10kHz，40kHz，100kHz測(cè)試被測(cè)電容，記錄測(cè)量結(jié)果，然后選取Rs(ESR)最接近的兩個(gè)頻率作為測(cè)試頻率。在SETUP里面設(shè)置上述選取的兩個(gè)頻率中的一個(gè)頻率為基頻，然后主測(cè)試界面里的測(cè)試頻率設(shè)置為另一個(gè)頻率，將功能改為Cs-Rs-Ls就能得到精準(zhǔn)的測(cè)試值。

作為新能源汽車(chē)中大容量電容難題“終結(jié)者”，TH2638A系列高速精密電容測(cè)試儀使DC-Link電容可以在設(shè)定的頻率下穩(wěn)定測(cè)試高達(dá)1mF的容量、1μΩ穩(wěn)定值的ESR、0.01nH穩(wěn)定值的ESL，而且測(cè)試結(jié)果更接近于大電容實(shí)際使用場(chǎng)合的真實(shí)值，為廣大DC-Link電容器廠家提供了一個(gè)高效、高性?xún)r(jià)比的完美解決方案。

審核編輯：湯梓紅