同惠电子TH2638A高速精密电容测量仪应用于新能源汽车

当前，新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，新能源汽车更是凭借其低碳环保和低使用成本等优点而备受广大消费者的青睐。

在新能源汽车中，电机、电池和电机控制技术是新能源汽车的三大核心。电机控制技术的核心需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的逆变器技术则需要一个功能强大的IGBT模块和一个与之匹配的DC-Link电容器。IGBT模块的重要性不言而喻，而DC-Link电容器的性能优劣同样不容忽视，因而对于该电容器的可靠检测是不可或缺的重要环节。

关于电容，我们知道，由于材料、生产工艺以及其他因素的影响，自然界中不存在纯净的电容，一般会包含寄生参数，如下图所示：

电容串联等效模型图

在电容的串联等效模型中，实际电容是由本身电容 Cs、引线电阻 Rs(ESR)，引线电感 Ls (ESL)串联构成。

电容器的阻抗频率特性图

根据阻抗频率图我们可以看到：

①当频率 << 谐振频率时，Ls(ESL) 造成的影响忽略不计，可以等效为是 Cs 和 Rs(ESR) 串联;

②当频率 ≈ 谐振点时，Ls(ESL) 的影响不能忽略;

③当频率 >> 谐振频率时，Cs 的影响忽略不计，可以等效为是 Rs 和 Ls(ESL) 的串联。

以前大容量电容一般应用在低频领域，所以有些客户对 Ls(ESL) 的关注就很少，往往会把重心放在 Cs、Rs(ESR) 上，但随着近几年新能源汽车的快速发展，越来越多的大容量电容被应用在新能源里面，而且实际使用的频率也越来越高，这时候引线电感 Ls(ESL) 的大小直接能影响电容的质量评定，所以需要精确测量。

敲重点!DC-Link薄膜电容的特点↓↓↓

a) 容量高，可高达1000μF甚至更高

b) 频率特性稳定，产品高频特性好，工作频率约为10kHz

c) 低ESR(串联等效电阻)，最小可达0.2-0.5mΩ，甚至更小，耐纹波电流能力强

d) 低ESL(串联等效电感)，最低可达<10nH，减小了在开关频率下的震荡效应，因此可忽略掉吸收电容

e) 产品安全性好，耐过压能力强，抗浪涌电压能力大于1.5倍的额定电压

f) 没有极性，能承受反向电压

g) 额定电压可达800V以上，不需要串联和平衡电阻

提问&解答

Q：如何精准且快速测试DC-Link?

A：这是一个世界性难题。在以往，测试大电容的常见方法一般有两种，分别为：

一、高低频测试法：

由图一可以看到实际电容的阻抗频率特性与理想电容式完全不同，由图二可以看到随着频率增加，XL=ωL和Zc是越来越接近的，通常理论认为，当频率越高，一般为1MHz或者更高的时候，根据阻抗计算公式：

先用低频去测试 Cs、Rs(ESR)，然后用高频测试 Ls(ESL)，Rs(ESR)。这种测试方法要求高低两种测试频率必须远离谐振点，才能降低 Ls(ESL)，Cs 造成的误差影响。

举个例子：经常有客户用1MHz去测试大电容来得到 Ls(ESL) 值，但因为 Cs 的存在，同时 1MHz 这个频率离谐振点并不足够远，所以这种方法测试得到的 Cs，Ls(ESL) 这两个值都只能算是近似值，精度有限，但同惠TH2840、TH2838H和TH2829系列都可以给您一份满意的测试结果。

二、谐振法：

根据阻抗频率图，我们可以看到大电容的谐振点阻抗最低，所以用扫频仪产生信号源，同时测试电容的阻抗，寻找谐振点，然后通过计算就能算出 Cs 和 Ls(ESL)。

这种方法对扫频源产生的信号源要求很高，要求步进频率越小越好，同时对阻抗的测试要求也很高，因为是扫频，步进频率小，测试要求非常高，所以测试速度很慢，一般实验室使用，很少应用到生产线上。与此同时，由于测试的时候没有专用的四端测试夹具，即使计算出来了Cs、Rs(ESR)、Ls(ESL)，结果也不一定准确，但TH2839、TH2851都克服了这类问题，均可以为您进行精密的阻抗分析。

三、同惠测试法

在实际应用中，大电容的高频特性远远比理想状态更复杂，因此，常规自动元件分析仪或者阻抗分析仪由于没有专用的四端测试夹具，以及由于仪器内阻过大，会造成实际加载测试端分压过小，导致测试结果不稳定甚至不准确。

同惠TH2638A 高速精密电容测量仪对大电容的测试不同于以上两种测试方法，也不同于常规自动元件分析仪和阻抗分析仪的测试方法，具有四大核心优势：

①专用的四端测试夹具

TH2638A标准的四端测试夹具，保证了小阻抗器件测试精度的问题。

②独特的信号源输出阻抗设计

TH2638A独特的信号源输出阻抗设计，不仅保证了加载到器件两端的信号电平足够高，而且提高了测试精度。

③超密的量程设计

TH2638A超密的量程设计，可以大大保证了测试的精度，重复性和一致性。

④采用双频测试

TH2638A 选用两种频率测试电容，通过算法算出 Cs，Rs(ESR)， Ls(ESL)，准确率和测试速度远远高于高低频测试法和谐振法。当我们在测试大电容的三参数时，首先要选取两个频率，这两个频率不能随便选取，要按照一定的方法选取才能保证测试精度，选取方法如下：

→TH2638A 热机半小时后，用测试夹具短路清零，然后测试参数选择 Cs-RS(ESR)，用测试夹具测量被测电容，分别用 100Hz， 1kHz，10kHz，40kHz，100kHz 测试被测电容，记录测量结果，然后选取 Rs(ESR) 最接近的两个频率作为测试频率。在 SETUP 里面设置上述选取的两个频率中的一个频率为基频，然后主测试界面里的测试频率设置为另一个频率，将功能改为 Cs-Rs-Ls 就能得到精准的测试值。

作为新能源汽车中大容量电容难题“终结者”，TH2638A 系列高速精密电容测试仪使DC-Link电容可以在设定的频率下稳定测试高达1mF的容量、1μΩ稳定值的ESR、0.01nH稳定值的ESL，而且测试结果更接近于大电容实际使用场合的真实值，为广大DC-Link电容器厂家提供了一个高效、高性价比的完美解决方案。

审核编辑：汤梓红