暫定版・アルミ電解とタンタルコンデンサのESRを測ってみた

自動平衡ブリッジを使うとき適切な値の抵抗と直列にして測定すればコンデンサの容量とESRを正しく測れそうだということがわかりました。そこでアルミ電解とタンタルの容量とESRを測ってみました。

なおこの記事でいうESRは“コンデンサに交流電圧を印加したときコンデンサで消費される（実効）電力が抵抗で消費されたと考えたときの抵抗の値”のことを言います（わざわざこういうことを書くのはESRという言葉を別の意味で使われている記事もあるからです）

このESRの定義はメーカーのデータシートにあるものと同じですが、データシートにあるESRの測定条件はふつう10μF以下は1kHz、１Vｒｍｓ、10μF超は120Hz、0.5Vrmsによるもののようです。

今回の測定は1220.7Hz、印加電圧約0.1Vrmsによるものです。また直流電圧は印加する準備ができずほぼ0Vで測定しています。

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測定の方法はこれまでさんざん書いたので結果だけ書きます。
（簡単に書くとオペアンプの反転増幅回路の入力に測定対象コンデンサと1kΩの抵抗を直列にして入れ帰還抵抗を1kΩとして出力の入力との同相成分と90度異なる成分の電圧を測りコンデンサの抵抗分とリアクタンス分を求めます。詳細は記事の末尾にある関連リンクを参考にしてください）

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キャパシタンスの測定に関してはもうまったく問題ないのではないかと思います。
ESRに関してはtanδが個体によってかなり違います。今回の測定方法・条件ではESRの測定の確度は±0.5Ω程度と思われるのでほんとにこれだけ違うのかどうかは微妙なところです。
ただ個別の容量・ESRと並列・直列にしたときの容量・ESRの関係はわりとまともな結果になっていますのでそんなにとんでもない値になっているということはないと思います。

いずれにしてもより確度の高い測定を目指します。

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アルミ電解コンデンサ　ルビコン PK(85℃ 標準品)　4.7μF、10μF　50V

	ESRの 測定値[Ω]	容量の 測定値[μF]	誘電正接 損失角の正接 （DF、tanδ）	個別の 測定値から 算出したESR [Ω]	個別の 測定値から 算出した容量 [μF]
4.7μF	1.1	4.2	0.04
10μF	1.2	8.9	0.08
並列	0.5	13.0	0.05	0.7	13.1
直列	2.7	2.9	0.06	2.3	2.9

注　ESRが0でない場合直列並列にしたときの合成容量は 1/C = 1/C1 + 1/C2 C=C1+C2とはならないです（タンタルも同じです）

<=== 直列にしたときの話を書いていましたが、kmnkさんのコメントにある指摘通り、これは勘違いでESRの影響が問題になるのは並列のときです。

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タンタルコンデンサ　星日電子　10μF 6.3V　（TBM0J106DECB？）

このコンデンサはデータシートには100kHzでのESRが載せてあるようです。この周波数でアルミ電解とESRを比べるのはかわいそう(?)かも....　　<== 勘違いです。他の製品と取り違えていました。ESRは小さい方がいいと思ってついこういうことを書いてしまうのですが、用途によってはあんまり小さいESRは問題になるわけで、そのあたりは何に使うかで考えてください。

	ESRの 測定値[Ω]	容量の 測定値[μF]	誘電正接 損失角の正接 （DF、tanδ）	個別の 測定値から 算出したESR [Ω]	個別の 測定値から 算出した容量 [μF]
10μF-1	1.1	10.3	0.09
10μF-2	2.1	10.3	0.17
並列	0.6	20.5	0.13	0.8	20.5
直列	2.8	5.1	0.11	3.2	5.1

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