Jipihorn's Blog

novembre 12, 2013

Plus sur les condensateurs électrochimiques – Autre exemple (+ tutoriel)

Filed under: Bricolage, Electronique, Fondamentaux, Test & mesure, Vidéo Blog — jipihorn @ 4:25

Vu le succès de l’épisode montrant un simple exemple de panne de condensateur électrochimique, voici une version plus approfondie sur le principe de fonctionnement de ces composants et l’utilisation d’un petit ESR-mètre pour les tester sur un autre cas de panne (supposée).


Jipi.

Publicités

21 commentaires »

  1. Je me suis trompé d’emplacement pour le commentaire qui suit, je l’avais placé là :

    https://jipihorn.wordpress.com/2012/11/01/exemple-de-panne-de-condensateur-electrochimique/#comment-708

    je le recopie donc ici, il me paraît y être mieux à sa place/

    ===

    Cyril Bateman qui a longtemps travaillé pour une grande fabrique britannique de condensateurs a publié à partir de 2003 dans Electronics World une série d’articles sur les condensateurs, à commencer par une analyse des électro-chimiques.
    Il a proposé un kit complet d’un tangente-delta-mètre, la tan-delta étant le rapport de la résistance équivalente série, ESR en anglais, à l’impédance du condensateur à une fréquence qui semble standard, 100 Hz.
    Je l’ai acquis tout d’abord à des fins de vérification de condensateurs de flashes électroniques de studio qui avaient beaucoup servi durant une trentaine d’années (pas un seul à rejeter) puis de divers appareils et de stocks d’electro-chimiques que j’avais amassés ou que l’on m’a donnés.
    Dans l’ensemble, très peu de symptômes de faiblesse.
    Ceux des alimentations sont ceux qui souffrent le plus mais c’est aussi variable que très peu prévisible. Je suis tombé sur des condensateurs dont la valeur paraissait avoir augmenté avec le temps !

    J’ai relaté mes investigations dans ce fil du forum Audax qui contient par ailleurs quelques renvois vers des liens intéressants.

    http://www.audax.fr/forum/read.php?4,17054,20869,quote=1

    Le sujet des électro-chimiques réserve pas mal de surprises.
    Personnellement, je les trouve dans l’ensemble nettement meilleurs que la réputation qu’on leurs a faite et les bipolaires assez remarquables.

    A remarquer dans le blog que la valeur des condensateurs, nominalement de 47 µF, ne s’en écarte guère !

    Lu dans Pease cette anecdote amusante :
    une ESR minuscule, à l’instar de celle du plus petit 47 µF présenté, a été à l’origine de problèmes en sortie de régulateurs de tension intégrés, ils les mettaient en oscillation.
    Leur charge capacitive n’était pas assez amortie par l’ESR. La perfection peut être l’ennemi du bien, une capacité étant toujours prête à s’accoupler avec tout ce qui peut ressembler à une inductance pour rentrer en oscillation. Pour l’éviter on est parfois contraint de rajouter en série avec elle une résistance de faible valeur.

    Cordialement.

    Commentaire par forr — novembre 16, 2013 @ 12:10

  2. On a longtemps utilisé des condensateurs à électrolyte au tantale solide de faible valeur (gain de place) pour découpler les alimentations, car comparés aux condensateurs électrolytiques classiques (pour une capacité donnée), ils ont une résistance série et surtout une inductance série plus faibles, donc filtrent mieux les tensions d’alimentation des circuits électroniques fonctionnant à des fréquences élevées. En mettant un condensateur céramique de faible valeur en parallèle avec un condensateur électrolytique classique, on se rapproche du comportement d’un condensateur tantale à électrolyte solide. Mais l’inconvénient du condo au tantale solide, c’est qu’il a tedance à partir en fumée au moindre faux pas… Dans tous les cas, il convient de faire attention, encore une fois!!, aux routages de pistes (cf précédentes vidéos).
    Comme on peut s’ y attendre, le condensateur n’est pas le monde des bisounours: toute une équipe de composants en série et en parallèle se cache derrière ses armatures:
    http://www.exxelia.com/fichiers/catalogues/20111129_160149_ceramic.pdf

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — novembre 17, 2013 @ 5:11

  3. Dans mon phare de vélo à dynamo DIY il y a 4 DC-DC (chargeur de LiIon, prise usb 5V pour le GPS, driver de LED pour le phare, etc), bon, bref, j’ai mis en sortie des DC-DC des capas de lissage Nichicon R5 (ESR 5 mOhm) et Pana LF (je crois me souvenir), c’est vraiment impressionnant de voir une capa grosse comme la moitié de l’ongle de mon petit doigt manger 1 ou 2 ampères de ripple à 250 kHz, et en sortie c’est nettoyé, il reste quasiment rien, une petite dents de scie de quelques mV… pour un composant à 50 centimes…

    Commentaire par Pierre — novembre 20, 2013 @ 1:23

  4. Est-ce bien raisonnable de maltraiter ainsi les condensateurs chimiques?
    http://www.dhtrob.com/projecten/elna1_en.php

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — décembre 31, 2013 @ 7:48

  5. Bonjour

    Vidéo très intéressante et très pédagogique. J’ai remarqué que pas mal de capa de découplage sont placées près de dissipateurs thermiques. Cela ne diminue-t-il pas la durée de vie de celles-ci? Comment se comporte un condensateur entre -10° et + 40°C?

    Merci

    Commentaire par Bertrand — février 8, 2014 @ 10:43

    • Dans cette zone, il ne se passe pas grand chose, surtout pour des versions 105°C. Éventuellement, il peut y avoir une variation de la capacité, mais sans plus.
      Les constructeurs fournissent des abaques de vieillissement temps/température comme par exemple http://www.exxelia.com/fichiers/catalogues/20111129_160825_catalogue_sic_safco_2010.pdf . 40° est vraiment la température minimale qui est notée dans ces abaques; Ça reste des conditions peu sévères.
      Néanmoins, ça peut monter vite sans s’en rendre compte.

      J.

      Commentaire par jipihorn — février 8, 2014 @ 11:08

  6. Merci pour la datasheet. J’avoue que sa lecture me laisse perplexe sur l’impédance d’un condo en fonction de la fréquence (self parasite). Cela a-t-il un impact sur le choix des condensateurs sur une alimentation à découpage (freq 100 Khz). Bref peut être à l’occasion un sujet sur les alimentations à découpage…

    Commentaire par Bertrand — février 10, 2014 @ 11:06

  7. Bonjour jipihorn,

    Vidéo très interessante ! Je souhaiterais acquérir cet appareil pour mes réparations mais dans une de vos vidéos vous avez dit que vous l’aviez acheté 70€ environ. Je ne l’ai trouvé qu’à plus de 120€. Auriez vous un lien où vous l’avez acheté ?

    Merci d’avance.

    Loïc

    Commentaire par Loic — octobre 9, 2014 @ 5:04

    • Je l’ai eu sur ebay, Peak Atlas fait occasionnellement des vente d’appareils (vendeur peakatlas) remis en état et garantis pour moins cher. J’ai du le payer un peu plus, 80 €, dans ces eaux la.

      J.

      Commentaire par jipihorn — octobre 9, 2014 @ 7:41

  8. Merci à vous ! Je souhaiterais savoir si ce problème d’ESR ne concerne que les condensateurs chimiques ? Et comment faites vous pour les condensateurs de petites valeurs qui ne peuvent pas être mesurées avec l’appareil (2µF/20000µF gammes de mesures).

    Loïc

    Commentaire par Loïc — octobre 12, 2014 @ 4:51

  9. Séances de mesures de condensateurs façon Francis Ibre: il garde dans ses tiroirs des condo dont l’ESR grimpe jusqu’à 6 ohms!!
    http://forum.elektor.com/viewtopic.php?f=156004&t=2708975&start=20
    Comment ce type peut encore être hébergé et conserver une crédibilité sur un site sérieux comme ELEKTOR?

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — novembre 3, 2014 @ 11:30

  10. Ce petit appareil ne mesure pas l’ESR de condensateurs en dessous de 1µF dommage. De plus quelle est la fréquence de mesure de l’ESR?

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — mars 29, 2015 @ 8:30

    • De mémoire, je crois que c’est à 100kHz, le standard habituel.
      Ça ne me gène pas qu’il teste que au dessus de 1uF, c’est vraiment pour tester les chimiques. C’est un peu logique car la mesure de l’esr n’est pas associée à la mesure de la capacité. Comme il donne des indications de qualité (sonores) sur la valeur absolue de l’ESR, il ne peut pas discerner entre une petite capa à forte ESR normale et une grosse capa à forte ESR anormale.
      Si l’on veut vraiment faire une mesure en vrai, rien ne vaut le vrai pont, avec un panel de fréquences. Ou, si j’avais des sous, un appareil qui mesure en sweep.

      J.

      Ce qui est vraiment pratique est le test in-circuit.

      Commentaire par jipihorn — avril 3, 2015 @ 8:49

  11. C’est curieux, car le manuel de l’ESR70 indique bien que l’ESR est mesurée à 100KHz, j’ai pu le vérifier avec un LCR mètre dont la gamme de fréquences s’étale de 100Hz à 100KHz. La plage de mesure de l’ESR (de l’ESR70) est dédiée à des condensateurs de 1 à 22000µF, or la fréquence normalisée dans cette plage de valeurs est de 120Hz, on peut le vérifier facilement sur les doc de condensateurs électrochimiques, d’ailleurs, il y a des exemples d’ESR données dans un tableau en page 9 du manuel qui indiquent clairement que celles-ci sont effectuées à la 120Hz:
    http://www.peakelec.co.uk/resources/esr70_userguide_en.pdf
    Par contre, les capacités mesurées par ce petit appareil sont effectuées à 120Hz, ce qui parait plus logique. Avec le LCR mètre, la fréquence de 100KHz est dédiée à des condensateurs de faibles valeurs allant du pF à 2µF. La précision de la mesure de la capacité dépend de la valeur de cette capacité et de la fréquence à laquelle est effectuée cette mesure.
    Aussi, il n’est pas inutile de rappeler ce qu’est l’ESR:
    http://www.eurofarad.com/files/catalogues/pdf_designation1/02%20Ceram%20General%20info.pdf
    Une équation complexe qui dépend de la fréquence, de la température et accessoirement de la tension alternative traversée par le condensateur, on constatera au passage que l’incertitude sur la mesure de l’ESR augmente avec la fréquence, disons à partir de 100KHz; lire en commençant à la page 94 de cette étude sur des condensateurs à film plastique:
    https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00908180/document
    Quelques mesures d’ESR en fonction de la fréquence en page 4 de ce document:
    http://www.eurofarad.com/files/catalogues/quick_access/SMPSPro.pdf
    Si l’ESR est un indcateur de bonne santé d’un condensateur, il faut cependant être prudent sur sa valeur, comme le rappelle Forr:

    « une ESR minuscule, à l’instar de celle du plus petit 47 µF présenté, a été à l’origine de problèmes en sortie de régulateurs de tension intégrés, ils les mettaient en oscillation.
    Leur charge capacitive n’était pas assez amortie par l’ESR. La perfection peut être l’ennemi du bien, une capacité étant toujours prête à s’accoupler avec tout ce qui peut ressembler à une inductance pour rentrer en oscillation. Pour l’éviter on est parfois contraint de rajouter en série avec elle une résistance de faible valeur. »

    On a l’exemple dans le découplage du très délicat AD797, lorsqu’il est chargé et risque de partir en oscillation (page 13 « bypassing considerations »):
    http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD797.pdf

    En ce qui concerne la hf, il faut redire que le découplage des aop ne se fera pas au petit bonheur la chance: suivant le produit gain-bande de l’aop, il faudra adapter le découplage de telle manière à ce qu’il soit efficace sur une plage de fréquence donnée: A haute fréquence, l’effet selfique du condensateur devient prépondérante, c’est à dire qu’après la résonnance du condensateur(Z=Rs & Lw=1/Cw), son impédance remonte et il devient inéfficace:
    http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RADIO/RM/RM24/RM24G/Rm24G23.html
    Ne pas oublier non plus que l’inductance d’un fil dans l’air est de 1µH/m: en HF, la serie des connexions d’un condensateur devient prépondérante, alors plus le condensateur sera petit et proche de sa zone de découplage, mieux ce sera. On le voit ici en page 19:
    http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Murata%20PDFs/RPE5C2AxxxJ2P.pdf
    Avis aux amateurs de câblage en l’air: vive le cms!

    Pour terminer je voudrais revenir sur un condensateur non polarisé à la mode issu de la fameuse série « Muse », vous savez, celui qu’on voit dans le rayon FDG des boutiques d’électroniques (l’équivalent du rayon homéopathie dans une pharmacie), très sexy dans son enrobage vert métallisé, parait-il meilleurs que le black gate… J’ai mesuré l’ESR du 10µF/35V à 120Hz: 5,5R et à 100KHz: 0,7R, prix: 1,25 euro. Je l’ai comparé à un condo non polarisé 10µF/50V de chez Panasonic nettement moins sexy: 3,6R/120Hz & 0,02R/100KHz, prix: 0,26 euro. Soit un ratio d’environ 20 à 30 sur la mesure de l’ESR à 100KHz en faveur du Panasonic. Je précise que j’ai effectué les mesures sur une série de 10 condensateurs pour éviter toute équivoque. A part les commentaires façon poudre de perlimpinpin, expliquez moi pourquoi ce condensateur « miraculeux » de la série Muse est vendu presque cinq fois plus cher qu’un « vulgaire » condo de la gamme standard…

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — avril 13, 2015 @ 12:54

    • Je regarderai ce qui est utilisé comme signal pour voir.

      Commentaire par jipihorn — avril 13, 2015 @ 1:41

  12. Encore une étude de fond sur les condensateur dans l’excellent site « Elliot sound »:
    http://sound.westhost.com/articles/capacitors.htm
    A quand des sites français du même acabit?
    Je propose un match Muse/Panasonic sur banc de mesure (DTH, bruit, ect…). Des volontaires?

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — avril 13, 2015 @ 5:56

  13. Pour revenir sur le commentaire de Forr, une très faible ESR en HF dans le découplage des alimentations, peut être néfaste pour l’ampli op ou en sortie des régulateurs de tension, sachant que ces composants sont très peu réjecteurs de bruits HF, ils peuvent osciller lorsque le condensateur de découplage entre en résonnance (LC) sous forme d’un pic violent qu’il convient d’amortir avec l’ESR justement. Donc il vaut mieux rechercher un bon découplage dans une gamme de fréquence étendue avec une ESR pas trop faible et des valeurs de capacités décroissantes: électrolytiques-tantales-céramiques (ces derniers ont une très faible inductance série justement). Alors attention aux longueurs de pistes, c’est de l’induction en plus…
    http://www.ultracad.com/esr.htm

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — avril 26, 2015 @ 10:07

  14. Mieux qu’un long discours:
    http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/52/F3101_GoldMax.pdf
    Les céramiques classe 2 sont les plus convenables dans les découplages d’aop. Pour les LM4562 (GBWP de 55MHz) il faut certainement rajouter un 10nf en parallèle du classique 100nf, le tout collé aux pattes de l’aop avec pour consigne de les raccorder aux bornes des rails d’alimentations et non entre les alimentations et le plan de masse. Donc en HF, un découplage efficace est obtenu avec une faible inductance série et juste ce qu’il faut d’ESR pour amortir la résonnance du condensateur et éviter ainsi de faire osciller l’aop.
    Je ne sais pas ce que valent les classiques MKT qui ont une bande passante très large et stable mais qui sont en même temps beaucoup plus gros que les céramiques à valeurs égales, donc avec une inductance certainement plus élevée que ces derniers, or on sait que cette inductance est déterminante en HF, car elle augmente avec la fréquence (Lw) et fait baisser d’autant plus la fréquence de résonnance du condensateur: ce n’est pas ce que l’on recherche…
    Même topo en ce qui concerne la sortie des régulateurs d’alimentations linéaires: utiliser des valeurs raisonnables en électrolytiques (47-100µF) avec un céramique classe 2 en parallèle, ça paraît banal de dire cela, mais il y a des audiophiles qui mettent du 10000µF TFRS en sortie d’alims régulées! Pas très bon pour un LM317… Faut-il rappeler que les régulateurs sont de très mauvais réjecteurs de bruits EN HF et qu’ils peuvent facilement osciller avec une très faible ESR…

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — mai 2, 2015 @ 12:27

  15. Encore des mesures de condensateurs en HF. Cela dépasse un peu le cadre de l’audio, mais des conclusions s’imposent: les condos céramiques et styroflex sont de bons candidats en HF: le céramique pour le découplage (classe 2) et le styroflex pour le filtrage HF:
    http://wiki.electrolab.fr/images/b/ba/Vnwa_Chapitre_3_Les_condensateurs.pdf
    Le condo au mica argenté est un composant à la mode très prisé par les audiophiles, il est plus gros, plus cher et plus ancien que le céramique son successeur germanique et il est donc plus inductif. Un revival audiophile analogue à celui du tube… Quand au MKT, les mesures confirment un effet selfique important après sa résonnance. Le céramique classe 2 perd 15% de sa valeur à 10MHz, ce n’est pas catastrophique pour du filtrage, mais il a surtout l’avantage d’être très peu inductif.

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — mai 8, 2015 @ 1:03

  16. Voici un très bon résumé de chez AD:
    http://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-101.pdf

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — mai 9, 2015 @ 11:27

  17. « la mesure de l’esr n’est pas associée à la mesure de la capacité »

    Mais l’ESR et la capacité d’un condensateur sont liés par une formule:
    http://www.eurofarad.com/files/catalogues/pdf_designation1/02%20Ceram%20General%20info.pdf

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — mai 26, 2015 @ 9:29


RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

Propulsé par WordPress.com.