JPH0682502A - コンデンサ測定方法 - Google Patents
コンデンサ測定方法Info
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- JPH0682502A JPH0682502A JP23492492A JP23492492A JPH0682502A JP H0682502 A JPH0682502 A JP H0682502A JP 23492492 A JP23492492 A JP 23492492A JP 23492492 A JP23492492 A JP 23492492A JP H0682502 A JPH0682502 A JP H0682502A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 一つの測定回路で短時間に測定することを可
能とする。 【構成】 被測定電気二重層コンデンサ１１の両端を電
源２３側に接続してこれをほぼ測定直流電圧にあらかじ
め充電する。その後スイッチ２１，２２を固定接点ｂ側
にきり替えて測定直流電圧を電源２４からまた交流電源
１４から交流電圧を被測定コンデンサ１１に印加し、そ
の時のコンデンサ１１の降下交流電圧Ｖｖ、その両端間
の電圧差として減算回路３３から求め、またその時コン
デンサ１１を流れる交流電流を電流電圧変換回路２６で
電圧Ｖｉとして求める。この電圧Ｖｉで減算回路３３の
出力電圧Ｖｖ×Ｒｆ（Ｒｆは電流電圧変換回路２６の帰
還抵抗値）を割ってインピーダンスを求め、その実部が
コンデンサ１１の直流抵抗Ｒｓとして得、また虚部Ｉｍ
から容量を求める。
能とする。 【構成】 被測定電気二重層コンデンサ１１の両端を電
源２３側に接続してこれをほぼ測定直流電圧にあらかじ
め充電する。その後スイッチ２１，２２を固定接点ｂ側
にきり替えて測定直流電圧を電源２４からまた交流電源
１４から交流電圧を被測定コンデンサ１１に印加し、そ
の時のコンデンサ１１の降下交流電圧Ｖｖ、その両端間
の電圧差として減算回路３３から求め、またその時コン
デンサ１１を流れる交流電流を電流電圧変換回路２６で
電圧Ｖｉとして求める。この電圧Ｖｉで減算回路３３の
出力電圧Ｖｖ×Ｒｆ（Ｒｆは電流電圧変換回路２６の帰
還抵抗値）を割ってインピーダンスを求め、その実部が
コンデンサ１１の直流抵抗Ｒｓとして得、また虚部Ｉｍ
から容量を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電気二重層コンデン
サのように大きな直流容量をもち、周波数に応じて容量
が変化し且つその容量周波数特性が飽和するコンデンサ
の直流容量及び抵抗値を測定するコンデンサ測定方法に
関する。
サのように大きな直流容量をもち、周波数に応じて容量
が変化し且つその容量周波数特性が飽和するコンデンサ
の直流容量及び抵抗値を測定するコンデンサ測定方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは大きな容量をも
っており電子機器、特に半導体を使用する機器におい
て、電源の瞬断時などのバックアップ電源として用いら
れる。この点からその直流容量及び直流抵抗を測定する
必要がある。従来においてはこれらを測定するため図２
Ａ、Ｂに示すようにして行われていた。即ち電気二重層
コンデンサ１１は静電容量値Ｃｓ（ｆ）の容量素子と抵
抗値Ｒｓの抵抗素子との直列回路で等価回路が表され
る。このコンデンサ１１の両端に定電流源１２を接続し
て定電流Ｉでコンデンサ１１を充電し、その時のコンデ
ンサ１１の両端の電圧の変化を電圧計１３で読み、短か
い単位時間Δｔにおける電圧変化Δｖを測定して静電容
量Ｃｓ（ｆ）を次式により求める。
っており電子機器、特に半導体を使用する機器におい
て、電源の瞬断時などのバックアップ電源として用いら
れる。この点からその直流容量及び直流抵抗を測定する
必要がある。従来においてはこれらを測定するため図２
Ａ、Ｂに示すようにして行われていた。即ち電気二重層
コンデンサ１１は静電容量値Ｃｓ（ｆ）の容量素子と抵
抗値Ｒｓの抵抗素子との直列回路で等価回路が表され
る。このコンデンサ１１の両端に定電流源１２を接続し
て定電流Ｉでコンデンサ１１を充電し、その時のコンデ
ンサ１１の両端の電圧の変化を電圧計１３で読み、短か
い単位時間Δｔにおける電圧変化Δｖを測定して静電容
量Ｃｓ（ｆ）を次式により求める。
【０００３】Ｃｓ（ｆ）＝（Δｔ／Δｖ）×Ｉ つまりΔｖがＩ×Ｒｓに対して十分大きく、抵抗Ｒｓに
おける電圧降下が無視できる状態として容量Ｃｓ（ｆ）
に対する充電時の電圧変化により容量を求めていた。一
方抵抗Ｒｓの測定は図２Ｂに示すようにコンデンサ１１
の両端に交流電源１４を接続して例えば１ｋＨｚ程度の
周波数の交流電圧を印加し、その時流れる電流を電流計
１５で読みまたコンデンサ１１における電圧降下を電圧
計１３で読み、これら得られた電圧の絶対値｜Ｖ｜を電
流の絶対値｜Ｉ｜で割った値を抵抗Ｒｓとして求めてい
た。この場合は容量Ｃｓ（ｆ）に置けるインピーダンス
が抵抗Ｒｓより十分小さいということを条件として測定
していた。
おける電圧降下が無視できる状態として容量Ｃｓ（ｆ）
に対する充電時の電圧変化により容量を求めていた。一
方抵抗Ｒｓの測定は図２Ｂに示すようにコンデンサ１１
の両端に交流電源１４を接続して例えば１ｋＨｚ程度の
周波数の交流電圧を印加し、その時流れる電流を電流計
１５で読みまたコンデンサ１１における電圧降下を電圧
計１３で読み、これら得られた電圧の絶対値｜Ｖ｜を電
流の絶対値｜Ｉ｜で割った値を抵抗Ｒｓとして求めてい
た。この場合は容量Ｃｓ（ｆ）に置けるインピーダンス
が抵抗Ｒｓより十分小さいということを条件として測定
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来に
おいては、容量Ｃｓの測定のための測定回路と抵抗Ｒｓ
を測定するための測定回路との２つの測定回路を必要と
した。また容量の測定においては先に述べたように抵抗
Ｒｓにおける降下電圧Δｖが十分に小さいという条件を
満たす必要があり、しかも抵抗Ｒｓの値が通常数オーム
ないし数十オームと比較的大きいため、定電流Ｉの値を
比較的小さく、例えば１ｍＡ程度とする必要があり、容
量Ｃｓの測定に長い時間がかかった。
おいては、容量Ｃｓの測定のための測定回路と抵抗Ｒｓ
を測定するための測定回路との２つの測定回路を必要と
した。また容量の測定においては先に述べたように抵抗
Ｒｓにおける降下電圧Δｖが十分に小さいという条件を
満たす必要があり、しかも抵抗Ｒｓの値が通常数オーム
ないし数十オームと比較的大きいため、定電流Ｉの値を
比較的小さく、例えば１ｍＡ程度とする必要があり、容
量Ｃｓの測定に長い時間がかかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明によればコンデ
ンサを測定電圧にあらかじめプリチャージし、そのプリ
チャージされたコンデンサのインピーダンスを異なる２
つの周波数について測定し、その測定したインピーダン
ス値からその周波数における容量値を求め、これら容量
値及びその測定周波数からこのコンデンサの容量周波数
特性における周波数依存係数ａを求め、その係数ａと測
定容量値と測定周波数とから飽和状態における容量を演
算する。
ンサを測定電圧にあらかじめプリチャージし、そのプリ
チャージされたコンデンサのインピーダンスを異なる２
つの周波数について測定し、その測定したインピーダン
ス値からその周波数における容量値を求め、これら容量
値及びその測定周波数からこのコンデンサの容量周波数
特性における周波数依存係数ａを求め、その係数ａと測
定容量値と測定周波数とから飽和状態における容量を演
算する。
【０００６】
【実施例】図１にこの発明の実施例を適用した測定装置
を示す。被測定コンデンサ１１の両端は切り替えスイッ
チ２１，２２の可動接点に接続する。切り替えスイッチ
２１の固定接点ａは直流電源２３に接続され、切り替え
スイッチ２２の固定接点ａは接地される。切り替えスイ
ッチ２１の固定接点ｂは直流電源２４−抵抗器２５を通
じて交流電源１４に接続される。切り替えスイッチ２２
の固定接点ｂは電流電圧変換回路２６の入力側に接続さ
れる。切り替えスイッチ２１，２２の可動接点はそれぞ
れ低域通過濾波器２７，２８を通じ、さらにバッハ回路
３１，３２を通じて減算回路３３に接続される。この減
算回路３３の出力側と電流電圧変換回路２６の出力側と
が切り替えスイッチ３４を通じてベクトル検波回路３５
の入力側に接続される。ベクトル検波回路３５には交流
電源１４の出力も供給されている。ベクトル検波回路３
５の出力側は演算表示部３６に接続されている。
を示す。被測定コンデンサ１１の両端は切り替えスイッ
チ２１，２２の可動接点に接続する。切り替えスイッチ
２１の固定接点ａは直流電源２３に接続され、切り替え
スイッチ２２の固定接点ａは接地される。切り替えスイ
ッチ２１の固定接点ｂは直流電源２４−抵抗器２５を通
じて交流電源１４に接続される。切り替えスイッチ２２
の固定接点ｂは電流電圧変換回路２６の入力側に接続さ
れる。切り替えスイッチ２１，２２の可動接点はそれぞ
れ低域通過濾波器２７，２８を通じ、さらにバッハ回路
３１，３２を通じて減算回路３３に接続される。この減
算回路３３の出力側と電流電圧変換回路２６の出力側と
が切り替えスイッチ３４を通じてベクトル検波回路３５
の入力側に接続される。ベクトル検波回路３５には交流
電源１４の出力も供給されている。ベクトル検波回路３
５の出力側は演算表示部３６に接続されている。
【０００７】電気二重層コンデンサは先に述べたように
例えば電池として使用され、またその容量Ｃｓ（ｆ）は
その使用時の直流電圧によっても値が異なる。従って例
えば電池として使用する場合のその時の電圧値を印加し
た状態での容量Ｃｓ（ｆ）を測定する。その測定に当っ
てこの測定直流電圧にコンデンサ１１をあらかじめプリ
チャージしておく。このため切り替えスイッチ２１，２
２を固定接点ａ側に接続して電源２３によりコンデンサ
１１を測定電圧Ｖに充電する。直流電源２４の電圧はこ
のプリチャージ時の電圧Ｖと等しくしておき、このコン
デンサ１１に対するプリチャージの終了後に、切り替え
スイッチ２１，２２を固定接点ｂ側にきり替えてコンデ
ンサ１１のインピーダンスを測定する。即ちスイッチ３
４を電流電圧変換回路２６側に接続してその交流出力電
圧Ｖｉを測定する。つまりＶｉ＝−ＲｆＩ（Ｒｆは電流
電圧変換回路２６の帰還抵抗器の抵抗値）を測定する。
切り替えスイッチ３４を減算回路３３側に接続してコン
デンサ１１の両端間の交流電圧Ｖｖを測定する。これら
測定電圧Ｖｉ，Ｖｖからベクトル検波回路３５でコンデ
ンサ１１のインピーダンスを演算する。即ちインピーダ
ンスＺｘはコンデンサ１１の両端の交流降下電圧を、こ
れを流れる交流電流で割った値であり、従ってＶｖ×Ｒ
ｆ／Ｖｉを演算し、その実部が抵抗Ｒｓとなり、虚部Ｉ
ｍ（Ｚｘ）が−１／（２πｆ・Ｃｓ（ｆ））である。よ
ってこの虚部からＣｓ（ｆ）＝−１／（２πｆ・Ｉｍ
（Ｚｘ））がもとまる。この容量測定Ｃｓ（ｆ）を交流
電源１４の周波数ｆを変えて２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 に
付いて行い、それらの容量Ｃｓ（ｆ1 ），Ｃs （ｆ2 ）
を得る。
例えば電池として使用され、またその容量Ｃｓ（ｆ）は
その使用時の直流電圧によっても値が異なる。従って例
えば電池として使用する場合のその時の電圧値を印加し
た状態での容量Ｃｓ（ｆ）を測定する。その測定に当っ
てこの測定直流電圧にコンデンサ１１をあらかじめプリ
チャージしておく。このため切り替えスイッチ２１，２
２を固定接点ａ側に接続して電源２３によりコンデンサ
１１を測定電圧Ｖに充電する。直流電源２４の電圧はこ
のプリチャージ時の電圧Ｖと等しくしておき、このコン
デンサ１１に対するプリチャージの終了後に、切り替え
スイッチ２１，２２を固定接点ｂ側にきり替えてコンデ
ンサ１１のインピーダンスを測定する。即ちスイッチ３
４を電流電圧変換回路２６側に接続してその交流出力電
圧Ｖｉを測定する。つまりＶｉ＝−ＲｆＩ（Ｒｆは電流
電圧変換回路２６の帰還抵抗器の抵抗値）を測定する。
切り替えスイッチ３４を減算回路３３側に接続してコン
デンサ１１の両端間の交流電圧Ｖｖを測定する。これら
測定電圧Ｖｉ，Ｖｖからベクトル検波回路３５でコンデ
ンサ１１のインピーダンスを演算する。即ちインピーダ
ンスＺｘはコンデンサ１１の両端の交流降下電圧を、こ
れを流れる交流電流で割った値であり、従ってＶｖ×Ｒ
ｆ／Ｖｉを演算し、その実部が抵抗Ｒｓとなり、虚部Ｉ
ｍ（Ｚｘ）が−１／（２πｆ・Ｃｓ（ｆ））である。よ
ってこの虚部からＣｓ（ｆ）＝−１／（２πｆ・Ｉｍ
（Ｚｘ））がもとまる。この容量測定Ｃｓ（ｆ）を交流
電源１４の周波数ｆを変えて２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 に
付いて行い、それらの容量Ｃｓ（ｆ1 ），Ｃs （ｆ2 ）
を得る。
【０００８】ところで電気二重層コンデンサの周波数特
性は図２Ｃに示すように周波数軸を対数メモリとした場
合に周波数が小さくなるにしたがって容量が増加し、ほ
ぼ周波数ｆｏで直流時の容量Ｃｏとなる。この容量周波
数特性の勾配、つまり容量の周波数依存係数をａとする
と、この特性から次式が成り立っている。 ｆ1 a ×Ｃｓ（ｆ1 ）＝ｆ2 a ×Ｃｓ（ｆ2 ） この電気二重層コンデンサの一般化モデル式からａを求
めると次のようになる。
性は図２Ｃに示すように周波数軸を対数メモリとした場
合に周波数が小さくなるにしたがって容量が増加し、ほ
ぼ周波数ｆｏで直流時の容量Ｃｏとなる。この容量周波
数特性の勾配、つまり容量の周波数依存係数をａとする
と、この特性から次式が成り立っている。 ｆ1 a ×Ｃｓ（ｆ1 ）＝ｆ2 a ×Ｃｓ（ｆ2 ） この電気二重層コンデンサの一般化モデル式からａを求
めると次のようになる。
【０００９】 ａ＝log （Ｃｓ（ｆ1 ）／Ｃｓ（ｆ2 ））／log （ｆ2 ／ｆ1 ） （１） 従ってこの特性曲線が飽和したときの周波数ｆｏ、その
時の容量Ｃｏと、ある周波数における測定容量との関係
は次式の通りとなる。 ｆ0 a ×Ｃｏ＝ｆ1 a ×Ｃｓ（ｆ1 ） これにより飽和周波数ｆ0 を求めることができ、このｆ
0 は実験によりもとまり、通常０．０５ないし０．１５
Ｈｚ程度である。これは電気二重層コンデンサの構造に
よりほぼ一定となる。つまりコンデンサの種類がきまれ
ばｆ0 は決まり、製造条件が一定なら一定である。従っ
て被測定コンデンサ１１の飽和周波数ｆ 0 を用い、かつ
測定周波数ｆ1 とその測定容量Ｃs （ｆ1 ）とにより次
式から飽和容量Ｃｏを求めることができる。
時の容量Ｃｏと、ある周波数における測定容量との関係
は次式の通りとなる。 ｆ0 a ×Ｃｏ＝ｆ1 a ×Ｃｓ（ｆ1 ） これにより飽和周波数ｆ0 を求めることができ、このｆ
0 は実験によりもとまり、通常０．０５ないし０．１５
Ｈｚ程度である。これは電気二重層コンデンサの構造に
よりほぼ一定となる。つまりコンデンサの種類がきまれ
ばｆ0 は決まり、製造条件が一定なら一定である。従っ
て被測定コンデンサ１１の飽和周波数ｆ 0 を用い、かつ
測定周波数ｆ1 とその測定容量Ｃs （ｆ1 ）とにより次
式から飽和容量Ｃｏを求めることができる。
【００１０】 Ｃｏ＝（ｆ1 ／ｆo ）a ×Ｃｓ（ｆ1 ） （２） この飽和容量Ｃo はほぼ直流時の静電容量と等しい。従
って図１に示すようにコンデンサ１１のインピーダンス
を測定し、そのＣｓ（ｆ1 ）とＣｓ（ｆ2 ）と、測定周
波数とから（１）式によって係数ａを演算し、このａと
一方の測定周波数とその測定容量値とから（２）式によ
り飽和容量Ｃｏを演算する。このＣｏと測定したインピ
ーダンスの実部Ｒｓとを表示部に表示する。
って図１に示すようにコンデンサ１１のインピーダンス
を測定し、そのＣｓ（ｆ1 ）とＣｓ（ｆ2 ）と、測定周
波数とから（１）式によって係数ａを演算し、このａと
一方の測定周波数とその測定容量値とから（２）式によ
り飽和容量Ｃｏを演算する。このＣｏと測定したインピ
ーダンスの実部Ｒｓとを表示部に表示する。
【００１１】上述においては切り替えるスイッチ２１，
２２でプリチャージと測定用とにきり替えたが、コンデ
ンサ１１に対するプリチャージは例えば測定しようとす
る複数のコンデンサに対して並列的に同時に別の充電装
置によってそれぞれ測定電圧Ｖに充電しておき、その充
電したコンデンサについてインピーダンスの測定を行う
ようにしてもよい。またこの発明の方法は電気二重層コ
ンデンサの測定のみならず同様に図２Ｃに示した容量周
波数特性を持つ同様のコンデンサについての測定方法に
適応することができる。
２２でプリチャージと測定用とにきり替えたが、コンデ
ンサ１１に対するプリチャージは例えば測定しようとす
る複数のコンデンサに対して並列的に同時に別の充電装
置によってそれぞれ測定電圧Ｖに充電しておき、その充
電したコンデンサについてインピーダンスの測定を行う
ようにしてもよい。またこの発明の方法は電気二重層コ
ンデンサの測定のみならず同様に図２Ｃに示した容量周
波数特性を持つ同様のコンデンサについての測定方法に
適応することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上述べた様にこの発明によれば、コン
デンサに対してあらかじめほぼ測定電圧に近い直流電圧
に充電しておくため、その測定時間が短く、このコンデ
ンサのプリチャージはこれにより容量の電圧変化を測定
するのではないから急速に充電することができ、またあ
らかじめ別に同時に多数のコンデンサについて充電して
おくこともできるため短時間で測定することができる。
デンサに対してあらかじめほぼ測定電圧に近い直流電圧
に充電しておくため、その測定時間が短く、このコンデ
ンサのプリチャージはこれにより容量の電圧変化を測定
するのではないから急速に充電することができ、またあ
らかじめ別に同時に多数のコンデンサについて充電して
おくこともできるため短時間で測定することができる。
【００１３】コンデンサ１１に対してプリチャージしな
い場合はコンデンサ１１に電源２４から大きな充電電流
が流れ、電流電圧回路２６が飽和し、これが定常状態に
もどるのに時間がかかり、この点からも測定が遅くなる
恐れがあるが、あらかじめコンデンサ１１を充電してあ
るため、そのようなこともなく短時間で測定することが
できる。このような意味でコンデンサ１１をプリチャー
ジするのであるから、そのプリチャージの電圧は必ずし
もあらかじめ決めた電圧、つまり電源２４の電圧と等し
い電圧とする必要はなく、これにほぼ近い電圧をコンデ
ンサ１１にプリチャージすればよい。また測定回路を２
つ必要とせず一個の測定回路で測定することができる。
い場合はコンデンサ１１に電源２４から大きな充電電流
が流れ、電流電圧回路２６が飽和し、これが定常状態に
もどるのに時間がかかり、この点からも測定が遅くなる
恐れがあるが、あらかじめコンデンサ１１を充電してあ
るため、そのようなこともなく短時間で測定することが
できる。このような意味でコンデンサ１１をプリチャー
ジするのであるから、そのプリチャージの電圧は必ずし
もあらかじめ決めた電圧、つまり電源２４の電圧と等し
い電圧とする必要はなく、これにほぼ近い電圧をコンデ
ンサ１１にプリチャージすればよい。また測定回路を２
つ必要とせず一個の測定回路で測定することができる。
【図１】この発明の方法を適用した測定装置の一例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図２】Ａ及びＢは従来の測定装置を示す回路図、Ｃは
電気二重層コンデンサの容量周波数特性を示す図であ
る。
電気二重層コンデンサの容量周波数特性を示す図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 周波数に応じて容量が変化し且つ飽和す
る容量周波数特性を持つコンデンサの測定方法におい
て、 上記コンデンサを測定電圧にあらかじめプリチャージ
し、 そのプリチャージされたコンデンサのインピーダンスを
異なる２つの周波数について測定し、 その測定したインピーダンス値よりその周波数の容量値
を求め、 これら容量値及びその測定周波数から上記周波数特性の
係数ａを求め、 その係数ａと上記測定容量値と測定周波数とから飽和状
態の容量を演算することを特徴とするコンデンサ測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23492492A JPH0682502A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | コンデンサ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23492492A JPH0682502A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | コンデンサ測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682502A true JPH0682502A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=16978419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23492492A Withdrawn JPH0682502A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | コンデンサ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682502A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007516689A (ja) * | 2003-12-17 | 2007-06-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 非常灯装置及び非常灯システム |
| CN119780538A (zh) * | 2024-12-17 | 2025-04-08 | 云南电网有限责任公司文山供电局 | 基于频域介电谱的电容器损耗测量方法、装置及存储介质 |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP23492492A patent/JPH0682502A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007516689A (ja) * | 2003-12-17 | 2007-06-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 非常灯装置及び非常灯システム |
| CN119780538A (zh) * | 2024-12-17 | 2025-04-08 | 云南电网有限责任公司文山供电局 | 基于频域介电谱的电容器损耗测量方法、装置及存储介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |