Jak změřit ESR elektrolytického kondenzátoru, než selže

ESR je vnitřní odpor elektrolytického kondenzátoru, který s věkem a teplotou roste a které multimetr s měřením kapacity neodhalí. Kondenzátor může mít správnou kapacitu a přesto v obvodu selhávat, protože jeho odpor je příliš vysoký. V autě to znamená restartující se jednotky, rušení v audiu nebo nestabilní napájení senzorů. Postup od základů k detailům ukáže, co ESR znamená, jak ho změřit bez poškození elektroniky a jak výsledek vyložit.

Co ESR znamená

Zkratka označuje ekvivalentní sériový odpor, tedy souhrnný odpor přívodů, elektrod a elektrolytu uvnitř kondenzátoru. Ideální kondenzátor by měl odpor nulový, skutečný nikdy. Čím je odpor větší, tím víc energie se přeměňuje v teplo a tím hůř kondenzátor vyhlazuje napětí.

U elektrolytických typů se elektrolyt časem vysouší a odpor roste. Teplo tento proces urychluje, proto kondenzátory v horkém motorovém prostoru stárnou rychleji. Kapacita přitom klesá pomaleji než se zhoršuje ESR. Právě proto je měření odporu citlivějším ukazatelem než měření kapacity.

Údaj se udává v ohmech nebo miliohmech. Výrobce uvádí hodnotu v katalogovém listu pro určitou frekvenci a teplotu. Při měření je potřeba srovnávat s podobnými typy. Absolutní číslo bez kontextu moc neřekne.

Proč na něm v autě záleží

Palubní elektronika pracuje v prostředí s kolísavým napětím, teplem a vibracemi. Kondenzátory filtrují napájení řídicích jednotek, přístrojových desek, zesilovačů a měničů. Pokud ztratí účinnost, jednotka může hlásit chyby nebo se vypínat. Závady působí nahodile a hůř se hledají.

Typickým příznakem je zavěšení nebo restart přístrojů při startu motoru, kdy napětí krátce klesne. Také hučení v reproduktorech nebo kolísání jasu displeje mohou ukazovat na filtrační kondenzátory. Příčina ale nemusí být vždy tam. Měření ESR pomůže tuto možnost potvrdit nebo vyloučit.

Kondenzátory najdete na deskách ovládacích jednotek, v napájecích zdrojích, nabíječkách i v měničích. Nejvíc trpí ty, které jsou v blízkosti zdrojů tepla. Prohlédněte desku, zda nejsou kondenzátory vyboulené nebo mají stopy uniklého elektrolytu. Taková vizuální známka je jasným signálem k výměně.

Co k měření potřebujete

Nejpohodlnější je specializovaný měřič ESR, který měří odpor střídavým signálem na vyšší frekvenci. Některé multimetry a měřiče součástek tuto funkci mají. Obyčejný ohmmetr na stejnosměrný proud nestačí, protože kondenzátor se nabíjí. Měření by bylo zavádějící.

Dále potřebujete kvalitní měřicí hroty, malé kleště nebo pinzetu a katalogové listy součástek. Pro vylučování z desky se hodí odsávačka cínu a páječka. Kontrolujte, aby hroty dobře dosedaly. Špatný kontakt zkreslí výsledek.

Přenosný zdroj světla a lupa pomohou přečíst označení na kondenzátorech. Na tělese bývá uvedena kapacita, jmenovité napětí a teplotní třída. Zapište si je před měřením. Přijdou vhod při výběru náhrady.

Bezpečnost před zásahem

Před jakýmkoli zásahem odpojte baterii a počkejte, až se obvody vybijí. Kondenzátory si mohou uchovat náboj i po odpojení. Vybijte je přes vhodný odpor, nikdy zkratováním šroubovákem. Zkratování poškodí součástku a hrozí jiskra.

Nepokoušejte se zasahovat do systémů airbagů, brzd a vysokonapěťových soustav hybridních a elektrických vozů. Tyto okruhy smí opravovat jen kvalifikovaný servis s příslušným oprávněním. Vysoké napětí je životu nebezpečné. Nepodceňujte to.

Pracujte na čisté, suché ploše s antistatickou ochranou. Statická elektřina může poškodit citlivé obvody. Používejte uzemněnou podložku nebo náramek. Dbejte opatrnosti při manipulaci s deskou.

Postup měření krok za krokem

Nejpřesnější je měření vyjmutého kondenzátoru, ale často stačí měření přímo na desce. Měřič ESR je navržen tak, aby při měření v obvodu rušil co nejméně. Přiložte hroty na vývody kondenzátoru, dbejte na správnou polaritu a počkejte na ustálení hodnoty. Zaznamenejte výsledek.

Pokud je výsledek podezřelý, vyjměte kondenzátor z desky a změřte jej samostatně. Paralelní součástky mohou hodnotu zkreslovat. Při vyjímání dbejte, abyste nepoškodili plošný spoj. Opatrně vypájejte a očistěte pájecí body.

Změřte více kondenzátorů stejného typu a porovnejte je. Odlišný kus je podezřelý. Dále změřte kapacitu, pokud to měřič umí. Kombinace obou údajů dává lepší obraz.

Jak číst výsledek

Hodnotu porovnejte s katalogovým listem nebo s tabulkou typických hodnot pro daný typ. Kondenzátory s vyšší kapacitou a napětím mají nižší ESR než malé. Výrazně vyšší hodnota než u nového kusu znamená opotřebení. Konkrétní limity se liší podle výrobce.

Teplota ovlivňuje výsledek, studený kondenzátor má ESR vyšší než zahřátý. Měřte vždy za podobných podmínek. Porovnávejte s referenčním kusem, pokud jej máte. Jednorázový údaj bez porovnání je málo.

Za hraniční považujte kondenzátor, jehož ESR výrazně přesahuje normu pro daný typ. Nečekejte, až selže úplně, protože při selhání může poškodit okolní součástky. Výměna je levná, oprava následků drahá. Rozhodnutí je jednoduché.

Výměna a prevence

Náhradu vybírejte se stejnou kapacitou, stejným nebo vyšším jmenovitým napětím a teplotní třídou nejméně 105 stupňů. Typ s nízkým ESR je vhodný pro napájecí obvody. Rozměry musí odpovídat desce. Dbejte na polaritu při zapájení.

Po výměně zkontrolujte funkci zařízení a změřte nové kondenzátory pro srovnání. Zapište si údaje pro budoucí kontrolu. Pokud problém přetrvává, hledejte jinde. Může jít o jinou součástku.

Prevence spočívá v chlazení, čistotě a kvalitních dílech. Nepoužívejte nejlevnější kusy neznámého původu. U kritických jednotek se vyplatí preventivní výměna ve starších vozech. Pomůže to předejít nečekaným poruchám.

Můj tip: Před výměnou si deskou pořiďte fotografie a zapište hodnoty ESR u každého kondenzátoru do poznámek. Doporučila bych měřit nejdřív nejblíže vstupu napájení, protože tam bývají kondenzátory nejvíc namáhané.

Zdroje

• Katalogové listy výrobců kondenzátorů
• Český metrologický institut