新能源汽車DC-Link電容器測試完美解決方案---TH2638A高速精密電容測量儀

當前，新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展，新能源汽車更是憑借其低碳環保和低使用成本等優點而備受廣大消費者的青睞。

在新能源汽車中，電機、電池和電機控制技術是新能源汽車的三大核心。電機控制技術的核心需要高效電機控制的逆變器技術，高效電機控制的逆變器技術則需要一個功能強大的IGBT模塊和一個與之匹配的DC-Link電容器。IGBT模塊的重要性不言而喻，而DC-Link電容器的性能優劣同樣不容忽視，因而對于該電容器的可靠檢測是不可或缺的重要環節。

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

電容串聯等效模型圖

在電容的串聯等效模型中，實際電容是由本身電容 Cs、引線電阻 Rs(ESR)，引線電感 Ls (ESL)串聯構成。

電容器的阻抗頻率特性圖

根據阻抗頻率圖我們可以看到：

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

②當頻率  ≈  諧振點時，Ls(ESL) 的影響不能忽略；

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

以前大容量電容一般應用在低頻領域，所以有些客戶對 Ls(ESL) 的關注就很少，往往會把重心放在 Cs、Rs(ESR) 上，但隨著近幾年新能源汽車的快速發展，越來越多的大容量電容被應用在新能源里面，而且實際使用的頻率也越來越高，這時候引線電感 Ls(ESL) 的大小直接能影響電容的質量評定，所以需要精確測量。

敲重點！DC-Link薄膜電容的特點↓↓↓

a) 容量高，可高達1000μF甚至更高

b) 頻率特性穩定，產品高頻特性好，工作頻率約為10kHz

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

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

e) 產品安全性好，耐過壓能力強，抗浪涌電壓能力大于1.5倍的額定電壓

f) 沒有極性，能承受反向電壓

g) 額定電壓可達800V以上，不需要串聯和平衡電阻

提問&解答

Q：如何精準且快速測試DC-Link？

A：這是一個世界性難題。在以往，測試大電容的常見方法一般有兩種，分別為：

一、高低頻測試法：

由圖一可以看到實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，X_L=ωL和Z_c是越來越接近的，通常理論認為，當頻率越高，一般為1MHz或者更高的時候，根據阻抗計算公式：

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

舉個例子：經常有客戶用1MHz去測試大電容來得到 Ls(ESL) 值，但因為 Cs 的存在，同時 1MHz 這個頻率離諧振點并不足夠遠，所以這種方法測試得到的 Cs，Ls(ESL) 這兩個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意的測試結果。

二、諧振法：

根據阻抗頻率圖，我們可以看到大電容的諧振點阻抗最低，所以用掃頻儀產生信號源，同時測試電容的阻抗，尋找諧振點，然后通過計算就能算出 Cs 和 Ls(ESL)。

這種方法對掃頻源產生的信號源要求很高，要求步進頻率越小越好，同時對阻抗的測試要求也很高，因為是掃頻，步進頻率小，測試要求非常高，所以測試速度很慢，一般實驗室使用，很少應用到生產線上。與此同時，由于測試的時候沒有專用的四端測試夾具，即使計算出來了Cs、Rs（ESR）、Ls（ESL），結果也不一定準確，但TH2839、TH2851都克服了這類問題，均可以為您進行精密的阻抗分析。

三、同惠測試法

在實際應用中，大電容的高頻特性遠遠比理想狀態更復雜，因此，常規自動元件分析儀或者阻抗分析儀由于沒有專用的四端測試夾具，以及由于儀器內阻過大，會造成實際加載測試端分壓過小，導致測試結果不穩定甚至不準確。

同惠TH2638A 高速精密電容測量儀對大電容的測試不同于以上兩種測試方法，也不同于常規自動元件分析儀和阻抗分析儀的測試方法，具有四大核心優勢：

①專用的四端測試夾具

TH2638A標準的四端測試夾具，保證了小阻抗器件測試精度的問題。

②獨特的信號源輸出阻抗設計

TH2638A獨特的信號源輸出阻抗設計，不僅保證了加載到器件兩端的信號電平足夠高，而且提高了測試精度。

③超密的量程設計

TH2638A超密的量程設計，可以大大保證了測試的精度，重復性和一致性。

④采用雙頻測試

TH2638A 選用兩種頻率測試電容，通過算法算出 Cs，Rs(ESR)， Ls(ESL)，準確率和測試速度遠遠高于高低頻測試法和諧振法。當我們在測試大電容的三參數時，首先要選取兩個頻率，這兩個頻率不能隨便選取，要按照一定的方法選取才能保證測試精度，選取方法如下：

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

作為新能源汽車中大容量電容難題“終結者”，TH2638A 系列高速精密電容測試儀使DC-Link電容可以在設定的頻率下穩定測試高達1mF的容量、1μΩ穩定值的ESR、0.01nH穩定值的ESL，而且測試結果更接近于大電容實際使用場合的真實值，為廣大DC-Link電容器廠家提供了一個高效、高性價比的完美解決方案。