多層陶瓷電容器（MLCC）的電容測量

多層陶瓷電容器（MLCC）分為根據(jù)測量電壓而電容變化的高介電常數(shù)型以及不會變化的溫度補(bǔ)償型。規(guī)定電容時的測量條件分別按照溫度補(bǔ)償性、高介電常數(shù)型的JIS標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定。

測量條件的設(shè)置例

※其他為初始設(shè)置。
※這是測量范例。由于最適合的條件根據(jù)被測物不同會有差異，因此請使用者自行決定。

JIS C5101-21用于表面貼裝的定瓷電容器種類1  溫度補(bǔ)償型（CH、C0G等）（IEC30384-21）

JIS C5101-22用于表面貼裝的定瓷電容器種類2  高介電常數(shù)型（B、X5R等）（IEC30384-22）

※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）是通過輸出電阻和測試樣品對開路端子電壓進(jìn)行分壓的電壓。
※2測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）可以通過開路端子電壓、輸出電阻、測試樣品的阻抗進(jìn)行計算。
※3 測試樣品的阻抗不確定時或測量偏差較大的多個測試樣品時使用CV模式更方便。

關(guān)于高介電常數(shù)型的電容
溫度特性表示為B、X5R、X7R等的電容中使用了介電常數(shù)較高的材料。
高介電常數(shù)型的電阻不僅能夠?qū)崿F(xiàn)小型大容量，而且還具有容量根據(jù)測試電壓和溫度變化較大的特點。

測量儀器的介紹

適用于生產(chǎn)線

適用于研發(fā)、驗貨等

參數(shù)（Cs和Cp）的確定方法
各頻率下的阻抗的大致標(biāo)準(zhǔn)（D較小時）

電容的等效電路

大容量的電容：因為C的阻抗較低，所以可以忽略Rp。設(shè)為串聯(lián)等效電路。
小容量的電容：因為C的阻抗較高，所以可以忽略Rs。設(shè)為并聯(lián)等效電路。

一般來說，測量如大容量電容這類低阻抗元件（約100Ω以下）時，使用串聯(lián)等效電路模式，測量如小容量電容這類高阻抗元件（約10kΩ以上）時，使用并聯(lián)等效電路模式。約100Ω～10kΩ的阻抗等等效電路模式不確定時，請和元器件的制造商進(jìn)行確認(rèn)。
實際的電容如圖所示串聯(lián)的Rs、并聯(lián)的Rp連接到理想電容C進(jìn)行工作。通常Rp會非常大（MΩ以上），Rs會非常?。◣爪敢韵拢?。理想電容的電抗可以通過電容和頻率，按照Xc＝1/j 2πf C[Ω]來計算。Xc較小時，Rp和C并聯(lián)的阻抗≒Xc。另一方面，Xc較小的話，則不能忽略Rs，因此整體上可以視作Xc和Rs的串聯(lián)等效電路。Xc較大時則相反，不能忽略Rp，但可以忽略Rs，這樣就變成了并聯(lián)等效電路。

開路電壓（V）模式和恒壓（CV）模式的區(qū)別
開路電壓是指測試樣品沒有進(jìn)行連接時Hc端子產(chǎn)生的電壓。將開路電壓用輸出電阻和測試樣品分壓后的電壓外加在測試樣品上。
恒壓（CV）模式下設(shè)置測試樣品兩端的電壓。使用IM35xx讀取電壓的監(jiān)視值，軟件上反饋后作為CV。使用3504-xx的話在硬件（模擬電路）上設(shè)置CV，因此可以高速進(jìn)行恒壓測量。3506-10雖然僅有開路電壓（V）模式，但是因為輸出電阻較?。?kHz的2.2uF量程以上為1Ω，除此以外的條件下為20Ω），所以相比其他機(jī)型，具備開路端子電壓≒測試電壓的測試樣品的阻抗低的特點。

電解電容器的電容測量

規(guī)定電解電容器的電容時的測量條件是按照J(rèn)IS標(biāo)準(zhǔn)來定的。電容器廠家的公稱值是符合JIS標(biāo)準(zhǔn)的測量值。但是，電解電容器的靜電容量值根據(jù)測量頻率的不同有較大差異，因此也用符合實際使用回路條件的頻率確認(rèn)電容值。
在和電容測量相同條件下測量基于電解電容器的內(nèi)部電極部分的電阻和電解質(zhì)電阻等的等效串聯(lián)電阻（ESR）或損耗角正切e（tane）。

測量條件的設(shè)置范例：

※其他為初始設(shè)置。
※這是測量范例。最適合的條件根據(jù)被測物而異，請使用者自行決定。

JIS C5101-4鋁固體（Mn02）和非固體電解電容器    （IEC 60384-4）

※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）是使用輸出電阻和測試樣品將開路端子電壓分壓后的電壓。
※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）能夠通過開路端子電壓、輸出電阻和測試樣品的阻抗進(jìn)行計算。
※2 可省略外加直流偏壓。

低阻抗高精度模式：
低阻抗高精度模式下輸出電阻下降、測試電流增加，而重復(fù)測量精度提高。若測量超過100μF這類大電容（低阻抗）的電容，就能夠更加穩(wěn)定的進(jìn)行測量。下圖是使用IM3570，分別在低阻抗高精度模式ON/OFF下比較重復(fù)精度的結(jié)果。（100kHz、1Ω量程、1V）
※低阻抗高精度模式有效的條件根據(jù)機(jī)型而異。請參照各機(jī)型的使用說明書。

重復(fù)測量約100mΩ的電阻

測試儀器的介紹：

針對生產(chǎn)線

針對研發(fā)、驗貨

關(guān)于等效串聯(lián)電阻（ESR）和損耗系數(shù)D（tanδ）
電解電容器的普通等效電路如下圖所示。
這里低頻（50Hz～1kHz）的話則基于等效串聯(lián)電感L的電抗（XL）非常之小，可以看做0，這時的各元件的電阻成分、電抗成分在復(fù)平面中變?yōu)橄聢D所示的矢量關(guān)系。
電容器的理想狀態(tài)是R=0、損耗系數(shù)D=0，但是實際上電解電容器的話，存在電極箔的電阻、電解質(zhì)的電阻、引線的電阻以及各部分的連接電阻等各種電阻成分，因此等效串聯(lián)電阻ESR或損耗系數(shù)D（tanδ）是評價電解電容器好壞的指標(biāo)。
使用IM3533或IM3536可以同時測量并顯示4種參數(shù)，因此如顯示范例可作為電解電容器的評價標(biāo)準(zhǔn)，同時確認(rèn)電抗X、靜電容量C、等效串聯(lián)電阻Rs、損耗系數(shù)D。

重復(fù)測量約100mΩ的電阻

矢量圖

IM3536的顯示范例

直流偏壓功能
電解電容器分為普通有極性型和兩極性型。有極性型根據(jù)需要加上直流偏壓，而不在電容器上加反向電壓。
由于IM3533或IM3536有內(nèi)部直流偏壓功能，因此無需準(zhǔn)備外部直流電源即可直接外加直流偏壓。

Cs和Cp的確定方法
一般來說，測量大容量的電容器這種低阻抗元件（約100Ω以下）時使用串聯(lián)等效電路模式，而測量小容量的電容器這種高阻抗元件（約10kΩ以上）時使用并聯(lián)等效電路模式。在無法確定約100Ω～10kΩ的阻抗等的等效電路模式時，請和元件廠家進(jìn)行確認(rèn)。

鉭電容的電容測量

鉭電容是陽極使用金屬鉭的一種電解電容器。和其他電容器相比體積小但電容大，和陶瓷電容器這類大容量產(chǎn)品相比，具備電壓、溫度特性好的特點。測量條件由JIS標(biāo)準(zhǔn)而定，測量靜電容量C、等效串聯(lián)電阻Rs（ESR）、損耗角正切e（tanδ）和阻抗Z。

測量條件的設(shè)置范例

※其他為初始設(shè)置。
※這是測量范例。最適合的條件根據(jù)被測物而異，請使用者自行決定。

JIS C5101-3用于表面貼裝的固定鉭固體（MnO 2）電解電容器
（IEC 60384-3）

JIS C5101-15固定鉭非固體或固體電解電容器
（IEC 60384-15）

JIS C5101-24用于表面貼裝的固定鉭固體（導(dǎo)電性高分子）電解電容器
（IEC 60384-24）

※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）是使用輸出電阻和測試樣品將開路端子電壓分壓后的電壓。
※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）能夠通過開路端子電壓、輸出電阻和測試樣品的阻抗進(jìn)行計算。
※2 可省略外加直流偏壓。
※3 雙極性電容器不外加直流偏壓。
※4 僅在測試電壓0.5Vp以上時外加。

Cs和Cp的確定方法
一般來說，測量大容量的電容器這種低阻抗元件（約100Ω以下）時使用串聯(lián)等效電路模式，而測量小容量的電容器這種高阻抗元件（約10kΩ以上）時使用并聯(lián)等效電路模式。在無法確定約100Ω～10kΩ的阻抗等的等效電路模式時，請和元件廠家進(jìn)行確認(rèn)。

測試儀器的介紹：

針對生產(chǎn)線

針對研發(fā)、驗貨

4端子對法：
在測試樣品Zx的附近若連接彼此的屏蔽層，則測試電流會通過屏蔽層返回來。這個返回屏蔽層的電流所產(chǎn)生的磁通量和測試電流I所產(chǎn)生的磁通量相抵消，因此特別是在低阻抗的測量中能夠降低測量誤差。（IM35xx）

連續(xù)測量模式：
IM35xx系列的連續(xù)測量功能在不同設(shè)置條件（頻率、電平）下連續(xù)測量不同的設(shè)置項目。
如下例所示，連續(xù)測量Cs-D測量（120Hz）和ESR測量（100kHz）

導(dǎo)電性高分子電容器的電容測量

導(dǎo)電性高分子電容器和鋁電解電容器相比，具備ESR（等效串聯(lián)電阻）較低、溫度變化時較穩(wěn)定的特性。而且，相對直流偏壓的靜電容量的穩(wěn)定性也非常出眾。測量條件根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)C5101-25-1而定，測量等效串聯(lián)電阻（ESR）和損耗角正切e（tane）。

測量條件的設(shè)置范例

※其他為初始設(shè)置。
※這是測量范例。最適合的條件根據(jù)被測物而異，請使用者自行決定。

JIS C5101-25-1用于表面貼裝的固定鋁固體（導(dǎo)電性高分子）電解電容器
（IEC 60384-25-1）

※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）是使用輸出電阻和測試樣品將開路端子電壓分壓后的電壓。
※1 測試電壓（=外加在測試樣品上的電壓）能夠通過開路端子電壓、輸出電阻和測試樣品的阻抗進(jìn)行計算。
※2 可省略外加直流偏壓。

低阻抗高精度模式：
低阻抗高精度模式下輸出電阻下降、測試電流增加，而重復(fù)測量精度提高。若測量超過100μF這類大容量（低阻抗）的電容，就能夠更加穩(wěn)定的進(jìn)行測量。下圖是使用IM3570，分別在低阻抗高精度模式ON/OFF下比較重復(fù)精度的結(jié)果。（100kHz、1Ω量程、1V）
※低阻抗高精度模式有效的條件根據(jù)機(jī)型而異。請參照各機(jī)型的使用說明書。

測試儀器的介紹：

針對生產(chǎn)線

針對研發(fā)、驗貨

等效電路分析功能：
通過等效電路分析功能，可以單獨分析構(gòu)成元件的L、C、R的各要素。
在下圖中，使用IM3570+IM9000測量導(dǎo)電性高分子電容器的ESR和ESL。

連續(xù)測量模式：
IM35xx系列的連續(xù)測量功能在不同設(shè)置條件（頻率、電平）下連續(xù)測量不同的設(shè)置項目。
如下例所示，連續(xù)測量Cs-D測量（120Hz）和ESR測量（100kHz）

電感器（線圈）的電感測量

線圈分為空心（當(dāng)中為空氣或者非磁性材料）的和當(dāng)中使用鐵氧體等磁性材料（=高導(dǎo)磁率材料）的。帶磁芯的電感中具有電流依賴性。

測量條件的設(shè)置范例

※其他為初始設(shè)置。
※這是測量范例。最適合的條件根據(jù)被測物而異，請使用者自行決定。

關(guān)于測量頻率的設(shè)置
線圈（感應(yīng)器）具備的電感和線圈的寄生電容中的LC共振現(xiàn)象被稱為自諧振。另外，產(chǎn)生這種自諧振的頻率被稱為自諧振頻率。評估線圈時，請使用比自諧振還要低很多的頻率測量L和Q。
線圈的阻抗可通過Z=j2πfL進(jìn)行計算，頻率越高則阻抗越高。改變頻率進(jìn)行測量時，若將測量量程設(shè)定為AUTO能夠更加高效的進(jìn)行測量。為了更加高精度的進(jìn)行測量，并能在精度好的量程下測量阻抗，請設(shè)置合適的頻率。

關(guān)于測量信號電平的設(shè)置
測量電流可通過開路電子電壓和輸出阻抗、被測物的阻抗計算得出。設(shè)置測量電壓時注意不要讓額定電流超過。
測量有電流依賴性的線圈（=磁芯）時，請設(shè)置磁性材料不會飽和的信號電平。如果是沒有電流依賴性的線圈，則推薦設(shè)置精度最好的信號電平。如果是IM35xx系列，則V模式的1V位最優(yōu)設(shè)置。如果是IM758x系列，以DUT端口50Ω終端時的功勞來規(guī)定測量信號電平，因此最好的精度設(shè)置為+1dBm。
測量帶磁芯的線圈或額定電流較小的線圈等情況時，用IM35xx可設(shè)的CC（恒流）模式最為方便。用軟件控制使測量電流恒定。

測試儀器的介紹：

針對生產(chǎn)線

針對研發(fā)、驗貨

Ls和Lp的確定方法：
一般來說，測量大容量的電容器這種低阻抗元件（約100Ω以下）時使用串聯(lián)等效電路模式，而測量小容量的電容器這種高阻抗元件（約10kΩ以上）時使用并聯(lián)等效電路模式。在無法確定約100Ω～10kΩ的阻抗等的等效電路模式時，請和元件廠家進(jìn)行確認(rèn)。
電感器如圖所示，理想電感器L和繞組的銅損Rs、磁芯的鐵損Rp聯(lián)動。理想的線圈的電抗XL可以通過XL＝j(luò)2πfL進(jìn)行計算。因為根據(jù)Rs和Rp的大小而定所以不能一概而論，低電感的線圈XL較小，所以可以認(rèn)為Rp和L并聯(lián)的阻抗≒XL。另外一方面，因為Ls較小所以不能忽略Rs，因此是串聯(lián)等效電路。高電感則相反，不能忽略Rp而可以忽略Rs，因此是并聯(lián)等效電路。

線圈中流過的電流：
線圈中流過的電流可以通過開路端子電壓、輸出阻抗、被測物的阻抗來計算。

※1 輸出阻抗根據(jù)機(jī)型或是否為有效的低阻抗高精度模式而異。請參考使用說明書中記載的產(chǎn)品參數(shù)部分。

關(guān)于Rdc測量：
線圈的評價中測量L、Q、Rdc。IM3533或IM3536等機(jī)型1臺即可測量L、Q、Rdc。使用交流信號測量了L和Q之后，再使用直流信號測量Rdc。
※并不是Rs、Rp=Rdc。Rs和Rp是使用交流測量的電阻。Rs和Rp包含會由于磁芯的損耗、趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)而增加的繞組電阻。
繞組材料的溫度系數(shù)較大的話，則Rdc會根據(jù)溫度的變化而變化。IM3533帶有Rdc的溫度補(bǔ)償功能。

關(guān)于直流疊加特性：
直流疊加特性是線圈的特性之一。表示的是相對直流電流電感降低的情況，因此對用于如電源回路這類流過大電流的回路的線圈來說是重要的評價項目。
我司的LCR測試儀中內(nèi)置的直流偏壓施加功能用于測量電容器，不能流過直流電流。為了疊加直流電流，請使用DC偏置電流單元9269（或9269-01）和外部電源，或者自己制作回路。
※DC偏置電流疊加回路請參考各LCR測試儀使用說明書后方的附錄頁。

延遲時間的設(shè)置方法：

LCR測試儀的Rdc測量為了減少測量誤差，將發(fā)生電壓ON/OFF后取消主機(jī)內(nèi)部的偏移。（DC調(diào)整功能）。
電感器上的施加電壓進(jìn)行切換時，輸出電阻和電感器的等效串聯(lián)電阻、電感會引發(fā)瞬態(tài)現(xiàn)象。Rdc測量時為了不受到瞬態(tài)現(xiàn)象的影響請設(shè)置足夠長的延遲時間。延遲時間的名稱和測量時序根據(jù)機(jī)型而異。請參考各機(jī)型的使用說明書。 若不確定適合的延遲時間，請盡量將延遲時間設(shè)置得久一點。請在這時的測量值不會變化的范圍內(nèi)慢慢的縮短延遲值。

變壓器的電感測量

交流的電壓可以使用變壓器進(jìn)行升壓和降壓?；緲?gòu)造是在鐵芯上纏繞初級線圈和次級線圈。
流過電流則線圈內(nèi)部會產(chǎn)生磁場并產(chǎn)生電壓。該電壓的大小和線圈的圈數(shù)成比例。比如初級線圈（輸入端）的圈數(shù)為100圈，次級線圈（輸出端）的圈數(shù)為200圈時，因為輸出端圈數(shù)是輸入端的2倍，所以輸入端施加100V的電壓的話，則輸出端會產(chǎn)生200V的電壓。不過，變壓器的初級端和次級端的功率不變。

測量條件的設(shè)置范例

※1 參照電感器的應(yīng)用手冊。
※ 其他為初始設(shè)置。
※ 這是測量范例。最適合的條件根據(jù)被測物而異，請使用者自行決定。

變壓器是電感器的應(yīng)用之一，測量方法和電感器的相同。
變壓器測量中的主要評估參數(shù)如下：

?初級電感（L1）和次級電感（L2）
?泄漏電感
?繞組電容（C）
?互感（M）
?匝數(shù)比

各詳細(xì)測量方法會分別顯示在后面。

測試儀器的介紹：

針對生產(chǎn)線

針對研發(fā)、驗貨

初級電感（L1）和次級電感（L2）
如下圖所示，通過將初級端或次級端直接連接測量儀器，可以測量初級電感或次級電感。不過，要將其他繞組全部設(shè)為開路狀態(tài)。請注意：電感測量結(jié)果中會包含繞組的分布電容帶來的影響。

泄漏電感：
理想的變壓器的話，在短路輸出后輸入也會短路。但是，實際的變壓器的話即便輸出短路也會存在泄漏電感。泄漏電感（leakage inductance）如下圖所示，將次級端短路后，通過測量初級端的電感可以獲得。

※1 輸出阻抗根據(jù)機(jī)型或是否為有效的低阻抗高精度模式而異。請參考使用說明書中記載的產(chǎn)品參數(shù)部分。

泄漏電感是什么
和變壓器的初級繞組和次級繞組同時互聯(lián)的磁通量被稱為主磁通量（φ12或φ21）。變壓器的磁通量還分為只和初級繞組互聯(lián)，和次級繞組不互聯(lián)的初級端泄漏磁通量（φσ1），以及只和次級繞組互聯(lián)，和初級繞組不互聯(lián)的次級端泄漏磁通量（φσ2）。
若是理想的變壓器的話，則只存在主磁通量，但是實際的變頻器中因為漏磁所以必定會存在泄漏磁通量。這個泄漏磁通量的初級端和次級端僅和各自的繞組互聯(lián)，因此不會起到變壓作用。而且同時僅和各自的繞組互聯(lián)的意思是作為各自的繞組的電感起作用。這樣，初級端泄漏磁通量變?yōu)槌跫壎诵孤╇姼?，而次級端泄漏磁通量變?yōu)榇渭壎诵孤╇姼小?/span>

繞組電容：
初級端和次級端之間的繞組電容如下圖所示，通過將各繞組的單向都連接測試儀器可以測量。

互感：
互感可以通過同相串聯(lián)/反相串聯(lián)后測量電感，并使用下圖中的公式進(jìn)行計算，從而可以獲得。

匝數(shù)比：
匝數(shù)比如右圖所示，通過將電阻R連接次級端，在初級端測量阻抗值Z，可以求出近似值。

而且，通過測量初級電感L1、次級電感L2，可以算出匝數(shù)比。不過，因為會受到漏磁等影響，所以是近似值。

使用LCR測試儀IM3533/IM3533-01的變壓器測量功能，可以求出互感、匝數(shù)比、電感差。
IM3533/IM3533-01的匝數(shù)比測量通過測量初級/次級電感值求得。