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MLCC測試課堂 -如何精準測量漏電流之多影響因素分析

2023-06-26

在理想模型里面,電容是通交流隔直流的器件,在直流加壓的條件下,電容的充電過程遵循RC時間常數規則快速進行,充滿電后當然就不存在什么漏電流了。


然而,現實情況是,MLCC的制造材料和工藝決定了現時中不存在一個理想的電容器;經電容器制造商對MLCC的研究發現,以下模型才能更準確描述MLCC的模型:


MLCC測試課堂 -如何精準測量漏電流之多影響因素分析



R0,是MLCC的絕緣阻抗,在電容充電完成后,流經R0的電流即是需要測量的泄漏電流;
R1/C1、R2/C2、…、Rn/Cn,這樣的RC串聯組,則是用于描述絕緣介質被施加電壓時,電流由大變小這一電流吸收現象的理論模型,這種現象一般稱為介質吸收現象。
MLCC是由多層導電薄層嵌夾著相對較厚的絕緣介質構成的,同樣在施加直流電壓時存在著介質吸收現象,這將使對其充電時,電流由大變小的過程曲線與理論充電曲線不一致(由Ut = U*(1-exp(-t/RC))可計算得到),具體表現是電流變小速度極慢、收斂時間極長,可能需要數小時到數天時間,對實際測量評估絕緣電阻造成很大困難,工業界也因此暫且采取施加電壓1分鐘后測量到的電阻值作為其絕緣電阻。介質吸收現象可用如下圖像表示:


MLCC測試課堂 -如何精準測量漏電流之多影響因素分析


根據MLCC具有電容量C、絕緣阻抗R0、介質吸收這幾個主要特點,我們可以總結一下,要快速地準確地測量MLCC的絕緣阻抗R0對應的電流I0,具體可能有哪些影響因素?


1)測量儀器本身的噪聲,這將直接附加在輸出結果上,記為I1;

2)施加電壓的電壓源噪聲,由于電容本身具有通交流的特點,電壓源本身所疊加的交流紋波或噪聲都屬于較高頻率的交流電,將會直接穿過電容而被測量儀器檢出到,記為I2;

3)介質吸收效應,前面已經做了說明,這個效應至少需要1分鐘時間才會減弱到業界認可的程度,那么在高速測量中就會不可避免地存在,記為I3;

4)電源輸出阻抗R和電容本身的電容量C,在電容充電時也需要遵循RC常數對應的充電規律,因此R大的時候也會導致充電時間,那么在需要高速測量時這個充電電流可能減小到一定程度但還沒有消失,記為I4;


所以,對于快速地、較準確地測量MLCC真實絕緣阻抗R0的任務,幾乎變成了不可能,測得的電流里不可避免地包含了上述的I0+I1+I2+I3+I4這數項電流值;但即便如此,我們也要盡力,把以上I1-I4這幾項內部或外部的影響因素降到盡可能低,還原一個最接近真實絕緣阻抗R0所對應的I0。



珠海博杰電子股份有限公司

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