JP2010230688A - 電解コンデンサの測定方法及び測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電解コンデンサの静電容量の測定に関し、高周波領域等における静電容量を容易に測定する。
【解決手段】高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定方法であって、静電容量を測定すべき電解コンデンサ（４）に充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返し、放電区間では抵抗を含む放電回路（１０）で電解コンデンサを放電させ、電解コンデンサの複数の放電区間で端子電圧及び電流を観測し、放電区間における一定時間ΔＴｓと電流ｉとの乗算値の積算値Σｉ・ΔＴｓ、静電容量Ｃによる電圧降下Ｖｃにより、式（Ｃ＝Σｉ・ΔＴｓ／Ｖｃ）から電解コンデンサの静電容量Ｃを算出し、一定時間ΔＴｓを所定時間ずつずらし静電容量Ｃの算出にスムージングを施している。
【選択図】図６

Description

本発明は、電解コンデンサの高周波領域等における静電容量測定に用いられる電解コンデンサの測定方法及び測定プログラムに関する。

通常、コンデンサの静電容量は主としてインピーダンスアナライザ等による周波数領域で測定される。スイッチング電源用コンデンサでは平滑やデカップリング等の用途により数アンペアを超える大電流が流れ、過渡応答を有する用途例えば、ＶＲＭ（Voltage Regulate Module)電源では、電流変化が数百Ａ／μｓ以上の急峻な値を呈する。このような用途に適合する電解コンデンサでは、放電直後、数μｓの短時間での大電流放電が求められる。従って、高周波領域における静電容量を測定しておくことが不可欠であるが、通常のＬＣＲメータでは、５０ｋＨｚを超える周波数領域の静電容量の測定は困難である。

周波数特性を考慮に入れた静電容量の測定について、特許文献１には、電気二重層キャパシタではあるが、周波数ｆ、±Ｉｃの矩形波定電流をその電気二重層キャパシタに流し、１周期以上の電圧データを調べ、遷移部分を除いて放電波形と充電波形とを直線近似して充電回帰直線と放電回帰直線の勾配から容量を求めることが開示されている。

特開２００１−２５５３４５号公報

ところで、高周波領域における静電容量の測定において、特許文献１に開示された測定回路や測定方法は一般の電解コンデンサに比較して耐圧が極めて低い特性を持つ電気二重層キャパシタを測定対象とした回路や測定方法を提供したものであり、このような回路や測定方法を用いてもＶＲＭ電源における数百Ａ／μｓ以上の急峻な電流変化に対応した電解コンデンサの静電容量を正確に求めることはできない。しかも、特許文献１には、斯かる課題についての開示や示唆はなく、その解決手段についての開示や示唆もない。

そこで、本発明は、電解コンデンサの高周波領域等における静電容量の測定に関し、高周波領域等における静電容量を容易に測定できる電解コンデンサの測定方法及び測定プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電解コンデンサの測定方法は、高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定方法であって、静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返す処理と、前記放電区間では抵抗を含む放電回路で前記電解コンデンサを放電させる処理と、前記電解コンデンサの複数の前記放電区間で端子電圧及び電流を観測する処理と、前記放電区間における一定時間ΔＴｓと電流ｉとの乗算値の積算値Σｉ・ΔＴｓ、静電容量Ｃによる電圧降下Ｖｃにより、式（Ｃ＝Σｉ・ΔＴｓ／Ｖｃ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出する処理と、前記一定時間ΔＴｓを所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施す処理とを含む構成である。

斯かる構成において、一定時間ΔＴｓは、繰り返される放電区間における初期放電時間であり、電流ｉは、そのときに流れる電流である。これらの乗算値ｉ・ΔＴｓの積算値Σｉ・ΔＴｓは、電流ｉの積分値であり、その値は電荷を表している。そこで、静電容量Ｃは、式（Ｃ＝Σｉ・ΔＴｓ／Ｖｃ）から算出することができる。

上記目的を達成するため、本発明の電解コンデンサの測定方法は、高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定方法であって、静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返す処理と、前記放電区間では抵抗を含む放電回路で前記電解コンデンサを放電させる処理と、前記電解コンデンサの複数の前記放電区間で端子電圧及び電流を観測する処理と、前記端子電圧及び前記電流から一定時間内での放電電荷量ΔＱ、電圧変化幅ΔＶを求め、式（Ｃ＝ΔＱ／ΔＶ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出する処理と、前記一定時間を所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施す処理とを含む構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の電解コンデンサの測定方法において、前記端子電圧及び前記電流の観測は、前記電解コンデンサの外部端子の根元部で行う構成としてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の電解コンデンサの測定プログラムは、高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定プログラムであって、静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返すとともに、前記放電区間で前記電解コンデンサに抵抗を含む放電回路により放電させて観測される複数の端子電圧及び電流を取り込むステップと、前記放電区間における一定時間ΔＴｓと電流ｉとの乗算値の積算値Σｉ・ΔＴｓ、静電容量Ｃによる電圧降下Ｖｃを求めるステップと、式（Ｃ＝Σｉ・ΔＴｓ／Ｖｃ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出するステップと、前記一定時間ΔＴｓを所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施すステップとを含み、これらステップをコンピュータによって実行させる構成である。斯かる構成によれば、既述の測定方法をコンピュータによって実現でき、高周波領域等における電解コンデンサの静電容量を容易に算出することができる。

上記目的を達成するためには、本発明の電解コンデンサの測定プログラムは、高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定プログラムであって、静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返すとともに、前記放電区間で前記電解コンデンサに抵抗を含む放電回路により放電させて観測される複数の端子電圧及び電流を取り込むステップと、一定時間内での放電電荷量ΔＱ、電圧変化幅ΔＶを求めるステップと、式（Ｃ＝ΔＱ／ΔＶ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出するステップと、前記一定時間を所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施すステップとを含み、これらステップをコンピュータによって実行させる構成としてもよい。

以上の通り、本発明によれば、高周波領域や大電流放電開始直後における電解コンデンサの静電容量を容易に測定することができ、その測定値によりＶＲＭ電源等の高周波スイッチングに適した電解コンデンサの信頼性の高い評価を実現することができ、質の高い電解コンデンサの製造に寄与することができる。

本発明の第１の実施形態に係る測定装置を示す図である。 スイッチングパルスを示す図である。 スイッチングパルスに対応した充電回路及び放電回路の構成を示す図である。 電解コンデンサの等価回路を示す図である。 コンデンサの電流の推移を示す図である。 第１の実施形態に係る測定方法及び測定プログラムの処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る測定方法に用いる電圧情報及び電流情報を示す図である。 第２の実施形態に係る測定方法及び測定プログラムの処理手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る測定装置とコンデンサとの接続を示す図である。 第４の実施形態に係る測定装置を示す回路図である。 高周波領域（３０ｋＨｚ）の静電容量についての実験結果を示す図である。 高周波領域（５０ｋＨｚ）の静電容量についての実験結果を示す図である。

〔第１の実施形態〕

本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る電解コンデンサ測定装置の概要を示す図である。

この電解コンデンサ測定装置（以下「測定装置」と称する）２には、例えば、高周波領域における静電容量を測定すべき電解コンデンサ（以下「コンデンサ」と称する）４の測定回路６が設置され、この測定回路６はコンデンサ４を充電する充電回路８とコンデンサ４を放電する放電回路１０とを備えている。充電回路８は、直流電源１２を備え、この直流電源１２に第１のスイッチング素子としてＮチャネル型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１４を介して直列にコンデンサ４を接続し、ＦＥＴ１４の導通区間でコンデンサ４に給電する構成である。また、放電回路１０は、コンデンサ４に抵抗１６及び第２のスイッチング素子としてＮチャネル型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１８を直列に接続したものであり、ＦＥＴ１８が導通時にコンデンサ４を放電させる構成である。即ち、この測定回路６において、コンデンサ４の充電にはＦＥＴ１４を導通、ＦＥＴ１８を非導通とし、また、コンデンサ４の放電にはＦＥＴ１４を非導通、ＦＥＴ１８を導通とし、このスイッチング動作を交互に所定周波数で繰り返すことにより、コンデンサ４の充放電を繰り返すことができる。この測定回路６において、抵抗１６には低抵抗及び／又は定抵抗が用いられ、抵抗値として例えば、０．２２〔Ω〕の抵抗器が用いられている。

そして、コンデンサ４の充放電を制御する充放電制御部としてスイッチング制御部２０が設置され、このスイッチング制御部２０はＦＥＴ１４、１８のゲートに接続されている。このスイッチング制御部２０には、ＦＥＴ１４を一定周期Ｔで導通させる第１のスイッチングパルスＶＧ１が出力されるとともに、ＦＥＴ１８を一定周期Ｔで導通させる第２のスイッチングパルスＶＧ２が出力される。スイッチングパルスＶＧ１とスイッチングパルスＶＧ２とは互いに逆相関係にある。そこで、ＦＥＴ１４のゲートにスイッチングパルスＶＧ１、ＦＥＴ１８のゲートにスイッチングパルスＶＧ２が加えられると、ＦＥＴ１４とＦＥＴ１８とは交互に導通状態となり、ＦＥＴ１４の導通区間でＦＥＴ１８が非導通区間、ＦＥＴ１４の非導通区間でＦＥＴ１８が導通区間となる。この結果、コンデンサ４は、スイッチングパルスＶＧ１、ＶＧ２に設定された繰返し周波数ｆ（＝１／Ｔ）により、交互に充放電を繰り返すことになる。

また、コンデンサ４には電圧測定手段、電流測定手段を構成する波形観測装置２２が接続され、この波形観測装置２２は例えば、ディジタルオシロスコープで構成されている。この波形観測装置２２により、放電時の電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃが測定される。例えば、これらの電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃは、ＦＥＴ１４、１８のスイッチングに同期して測定され、各測定値は波形観測装置２２の内部記憶装置に測定データとして格納される。

波形観測装置２２には演算装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２４が接続され、このＰＣ２４にはコンデンサ４の測定データとして端子電圧を表す既述の電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃが取り込まれる。

このように構成された測定装置２を用いれば、スイッチング制御部２０で例えば、図２のＡ及びＢに示すように、互いに逆相関係にあるスイッチングパルスＶＧ１、ＶＧ２を発生させると、ＦＥＴ１４、１８を交互に導通させることができる。ＦＥＴ１４の導通区間（Ｔ／２）では図３のＡに示す充電回路８が形成され、このとき、コンデンサ４は直流電源１２によって充電される。即ち、コンデンサ４には直流電源１２から導通状態にあるＦＥＴ１４を介して充電電流ｉｓが流れる。また、ＦＥＴ１８の導通区間（Ｔ／２）では図３のＢに示す放電回路１０が形成され、このとき、コンデンサ４は抵抗１６及び導通状態にあるＦＥＴ１８を通して放電され、放電回路１０には放電電流ｉｃが流れる。

そして、コンデンサ４の端子電圧である電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃは波形観測装置２２によって観測され、観測された端子電圧データ及び電流データが放電周期に対応して蓄積される。また、スイッチングパルスＶＧ１、ＶＧ２の周波数ｆは任意に設定することができ、波形観測装置２２の応答速度も任意に設定できるものとすれば、その周波数ｆに対応した測定データを波形観測装置２２に取り込むことができる。

次に、この測定装置２を用いた電解コンデンサの測定方法又は測定プログラムについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は、電解コンデンサの等価回路を示す回路図、図５はコンデンサ４に流れる電流ｉｃである。

コンデンサ４を例えば、アルミニウム電解コンデンサであるとすると、電極箔を巻回してコンデンサ素子が形成されていることから、図４に示すように、抵抗ｒｃ、インダクタンスＬｃ及びキャパシタンス（静電容量）Ｃで構成されている。この場合、誘電体酸化皮膜が持つダイオード成分は省略している。

このようなコンデンサ４について、既述の測定装置２を用いて充放電を繰り返した場合、コンデンサ４に発生する端子電圧降下をＶ、コンデンサ４に流れる電流をｉｃとすると、等価直列抵抗ｒｃ、等価直列インダクタンスＬｃ及び静電容量Ｃについて、式（１）ないし（４）に示すように、電圧降下Ｖｒ、Ｖ_L 及びＶｃが生じる。

コンデンサ４に流れる電流ｉｃについて、横軸に時間ｔ、縦軸に電流ｉｃを取って示すと、図５に示すように、非直線的な傾きを以て推移する。

この曲線から得られる電流ｉｃについて、時刻ｔｎで電流ｉｎ、時刻ｔ_n-1 で電流ｉ_n-1 、時刻ｔ_n-2 で電流ｉ_n-2 、時刻ｔ_n+1 で電流ｉ_n+1 、時刻ｔ_n+2 で電流ｉ_n+2 のような推移を辿る。各時刻間隔、即ち、時間をΔＴｓとする。この時間ΔＴｓは、サンプリング間隔に対応するので、小さいほど精度が上がって好ましい。通常は５ｎｓ以下、好ましくは１ｎｓ以下、さらに好ましくは０．５ｎｓ以下である。この場合、等価直列抵抗ｒｃ、等価直列インダクタンスＬｃ及び静電容量Ｃについて、電圧降下Ｖｒ（ｎ）、Ｖ_L （ｎ）及びＶｃ（ｎ）が生じる。

これら式（５）〜（８）から明らかなように、等価直列抵抗分による電圧変化は抵抗値×電流値であり、等価直列インダクタンス分（ＥＳＬ）による電圧変化は電流値の傾き（微分値）、静電容量Ｃによる電圧変化は電流値の面積（積分値）によって表されることが判る。

そこで、式（８）から、静電容量Ｃによる電圧降下Ｖｃ（ｎ）は
Ｖｃ（ｎ）＝Ｖ（ｎ）−Ｖｒ（ｎ）−Ｖ_L （ｎ） ・・・（９）
となる。ここで、等価直列抵抗ｒｃ及び等価直列インダクタンスＬｃを既知と仮定すれば、Ｖｒ（ｎ）及びＶ_L （ｎ）は式（５）、（６）から算出されるので、電圧降下Ｖｃ（ｎ）が求められる。

とすれば、静電容量Ｃは、式（７）、（９）から算出される。

ここで、ΔＴｓ×ｎを数μｓとすれば、放電後、数μｓの静電容量を推定することができる。

次に、第１の実施形態に係る電解コンデンサの測定方法又は測定プログラムの処理手順について、図６を参照して説明する。図６は第１の実施形態に係る測定方法又は測定プログラムの処理手順を示している。なお、この測定プログラムは、ＰＣ２４のＲＯＭ（Read-Only Memory）等の記録媒体又は外部記録媒体に格納されている。

このコンデンサ４の測定に当たっては、既述の測定装置２が用いられ、測定すべきコンデンサ４が接続された後、スイッチング制御部２０を駆動し、コンデンサ４の端子電圧である電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃを測定する。そこで、これら電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃのデータ取込みを行い（ステップＳ１）、データ蓄積を行う。そして、式（５）〜（８）の導出を行い（ステップＳ２）、式（７）から静電容量Ｃの算出を行う（ステップＳ３）。

このような処理手順によれば、放電直後の静電容量Ｃの推定を行うことができ、コンデンサ４の評価に必要な測定データを得ることができる。例えば、ΔＴｓ＝１ｎｓ、ｎ＝２０００とすると、放電直後２μｓの静電容量を推定することができる。

〔第２の実施形態〕

次に、本発明の第２の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、第２の実施形態に係る電解コンデンサの測定方法及び測定プログラムに用いられる電圧及び電流情報を示し、図８は処理手順を示している。なお、この測定プログラムがＰＣ２４のＲＯＭ等の記録媒体又は外部記録媒体に格納されていることは既述の通りである。

この第２の実施形態では、コンデンサ４の静電容量Ｃの推定による算出方法を示している。図７において、Ａは電流ｉｃの推移、Ｂは電圧降下Ｖｃの推移である。この場合、時刻ｔｋでの容量Ｃｔｋは、時刻ｔｋを中心とする一定期間Ｔｗでの放電電荷量ΔＱｋと電圧変化幅ΔＶｃｋを用いて式（１０）から算出することができる。
Ｃｔｋ＝ΔＱｋ／ΔＶｃｋ ・・・（１０）

即ち、この計算法ではＥＳＲ等の変化による過去の履歴の影響から開放されるために、容量推定誤差が小さくなっているが、時間窓（幅）を短く取ると、例えば、８ｂｉｔ量子化誤差による影響が大きくなるため、静電容量Ｃの推定曲線には凸凹が現れる。そのため、時間窓Ｔｗを少しずつ（１／１０〜１／３０程度、即ち、Ｔｗ＝１μｓに対して５０ｎｓ程度）ずらしながらスムージングを行うこととしたものである。

そこで、この測定に当たっては、既述の測定装置２が用いられ、測定すべきコンデンサ４が接続された後、スイッチング制御部２０を駆動し、コンデンサ４の端子電圧である電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃを測定することは既述の通りである。そこで、これら電圧降下Ｖｃ及び電流ｉｃのデータ取込みを行い（ステップＳ１１）、データ蓄積を行う。そして、放電電荷量ΔＱｋ及び電圧変化幅ΔＶｃｋを算出し（ステップＳ１２）、式（１０）から静電容量Ｃの算出を行う（ステップＳ１３）。

このような処理手順により、コンデンサ４の評価に必要な測定データを得ることができることは第１の実施形態と同様である。

〔第３の実施形態〕

次に、本発明の第３の実施形態について、図９を参照して説明する。図９は、第３の実施形態に係るコンデンサ測定の概要を示す図である。この実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。

この実施形態では、コンデンサ４と測定装置２との接続関係について示したものである。この測定方法にあっては、図９に示すように、コンデンサ４の封口部から露出する外部端子４１、４３の根元部分に波形観測装置２２の測定端子２３、２５を当てて電気的接続を取ることにより、コンデンサ４に係わる等価直列抵抗ｒｃ及び等価直列インダクタンスＬｃの影響を軽減することが可能である。

このように波形観測装置２２をコンデンサ４に接続し、既述の測定方法及び測定プログラムの実行により、高周波域における静電容量Ｃを高精度に測定することができる。

〔第４の実施形態〕

次に、本発明の第４の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、第４の実施形態に係る電解コンデンサの測定装置の概要を示す図である。図１０において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この実施形態に係る測定装置２は、第１の実施形態に対し、ＦＥＴ１４、１８のスイッチング回路及びスイッチング制御部２０を具体化したものである。この場合、コンデンサ４は測定端子２６、２８に接続されている。また、充電回路８では、直流電源１２のプラス極側に抵抗３０を介してＦＥＴ１４が直列に接続され、ＦＥＴ１４のソース・ドレイン間にはコンデンサ３２と抵抗３４との直列回路が接続され、コンデンサ３２によってスイッチングによるノイズを吸収させている。ＦＥＴ１４のゲート・ドレイン間には、抵抗３５が接続されて所定のバイアスが設定されている。

また、放電回路１０では、ＦＥＴ１８のソース・ドレイン間にはコンデンサ３６と抵抗３８との直列回路が接続され、コンデンサ３６によってスイッチングによるノイズを吸収させている。また、ＦＥＴ１８のゲート側にはドライブ回路４０が設置され、この場合、トランジスタ４２、４４、コンデンサ４６及び抵抗４８で構成されている。

ＦＥＴ１４、１８を交互に所定周波数でスイッチングさせるスイッチング制御部２０には、電圧変換部５０、スイッチングパルス発生部５２及び論理回路５４が設置されている。電圧変換部５０は、電源端子５６に加えられる電圧Ｖｃｃを所定電圧Ｖｄｄに変換するとともに、その安定化を図り、この実施形態では３端子レギュレータ５８及びコンデンサ６０、６２、６４を備えて定電圧回路を構成している。コンデンサ６０は平滑用であり、コンデンサ６２、６４は入出力部の高周波ノイズの吸収用である。

スイッチングパルス発生部５２は、パルス発生回路としてパルス発生用ＩＣ６６が設置され、このＩＣ６６には抵抗６８、７０及びコンデンサ７２からなる時定数回路によって発信周波数決定用の時定数が設定されている。また、反転入力のリセット端子（ＲＥＳＥＴ）には抵抗７４を介して電圧Ｖｄｄが加えられているとともに、電源端子（Ｖｃｃ）に加えられている。このスイッチングパルス発生部５２の出力端子（ＯＵＴ）には、スイッチングパルスＶＧが発生する。

そして、論理回路５４は、単一のスイッチングパルスＶＧを以て互いに逆相関係を持つスイッチングパルスＶＧ１、ＶＧ２を発生させる。そこで、スイッチングパルス発生部５２の出力端子とＦＥＴ１４のゲート間にはインバータ７８が設置され、このインバータ７８の出力部は抵抗８０を介して電圧Ｖｃｃにプルアップされている。即ち、スイッチングパルス発生部５２に発生させたスイッチングパルスＶＧはインバータ７８により反転され、これがスイッチングパルスＶＧ１としてＦＥＴ１４のゲートに加えられている。

また、スイッチングパルス発生部５２の出力部とＦＥＴ１８のゲート側のドライブ回路４０の間にはインバータ８２、８４等が設置され、このインバータ８２の出力部は抵抗８６を介して電圧Ｖｃｃにプルアップされているとともに、インバータ８２とインバータ８４との間には、ＦＥＴ１４とＦＥＴ１８が放電開始時に同時にオン状態となる期間が生じないよう、遅延回路８８を設置させている。この遅延回路８８は抵抗９０及びコンデンサ９２で構成され、ＦＥＴ１８のゲート信号の遅延時間は抵抗９０及びコンデンサ９２の時定数で決まる。通常、この遅延時間は数百ｎｓ程度でよい。この遅延回路８８を通してインバータ８２の出力がインバータ８４に加えられる。このインバータ８４の出力部は抵抗９４を介して電圧Ｖｃｃにプルアップされている。従って、スイッチングパルス発生部５２に発生させたスイッチングパルスＶＧはインバータ８２により反転され、また、インバータ８２の出力がインバータ８４で再反転されるので、インバータ８４の出力はインバータ７８の出力と逆相関係となり、インバータ８４の出力がスイッチングパルスＶＧ２としてＦＥＴ１８のゲート側に設置されたドライブ回路４０のトランジスタ４２、４４のベースに加えられている。

そして、ＰＣ２４には情報提示部として設置された表示器９６が接続されており、その演算出力が例えば、画像として表示される。この場合、印刷出力としても提示でき、また、コンデンサ製造の制御情報としての提示も可能である。

次に、実験結果について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２は、既述の測定装置２を用いた測定方法及び測定プログラムにより算出された測定データ及び静電容量Ｃの２μｓ、３μｓでの値と従来のＬＣＲメータでの３０ｋＨｚ、５０ｋＨｚの測定値との相関を調査したものであり、図１１は３０ｋＨｚにおける静電容量、図１２は５０ｋＨｚにおける静電容量を示している。測定に用いた値は、ΔＴｓ＝１ｎｓ、Ｔｗ＝１μｓ、スムージングのずらし＝５０ｎｓである。なお、Ｖｒは１２０ｋＨｚ、Ｌｃは１０ＭＨｚでの値を用いた。

実験から判るように、本発明による２μｓ、３μｓの静電容量は３０ｋＨｚでの静電容量（図１１）よりさらに５０ｋＨｚでの静電容量（図１２）と相関が良く、本発明により周波数５０ｋＨｚを超える周波数領域での静電容量の推定が可能となった。そして、数μｓでの大電流供給が求められるＶＲＭ用途の電解コンデンサの評価が可能となっている。

なお、上記実施形態では、第１及び第２のスイッチング素子としてＦＥＴ１４、１８を用いたが、他の半導体スイッチや機械的なスイッチを用いてもよい。

また、上記実施形態では、一例として、高周波領域における静電容量の測定について記載したが、本発明は、大電流放電開始直後における静電容量の測定に適用することができ、低周波領域であっても、大電流放電開始直後における静電容量の正確な測定が可能になるので、高周波領域の静電容量に限定されるものではない。

また、実験例では、５０ｋＨｚを超える周波数領域での静電容量の測定について検証しているが、これは一例であって、本発明の静電容量の測定における周波数領域の限定を付すものではない。

以上述べたように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

本発明によれば、電解コンデンサの高周波領域や大電流放電開始直後における静電容量を容易にしかも正確に測定することができ、高周波領域や大電流の用途等、使用範囲が拡大された信頼性の高い電解コンデンサの製造や品質確認に利用することができ、有用である。

２ 電解コンデンサ測定装置
４ 電解コンデンサ
６ 測定回路
８ 充電回路
１０ 放電回路
１２ 直流電源
１４ ＦＥＴ（第１のスイッチング素子）
１６ 抵抗
１８ ＦＥＴ（第２のスイッチング素子）
２０ スイッチング制御部（充放電制御部）
２２ 波形観測装置（電圧測定手段、電流測定手段）
２４ ＰＣ

Claims (5)

1. 高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定方法であって、
   静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返す処理と、
   前記放電区間では抵抗を含む放電回路で前記電解コンデンサを放電させる処理と、
   前記電解コンデンサの複数の前記放電区間で端子電圧及び電流を観測する処理と、
   前記放電区間における一定時間ΔＴｓと電流ｉとの乗算値の積算値Σｉ・ΔＴｓ、静電容量Ｃによる電圧降下Ｖｃにより、式（Ｃ＝Σｉ・ΔＴｓ／Ｖｃ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出する処理と、
   前記一定時間ΔＴｓを所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施す処理と、
   を含むことを特徴とする電解コンデンサの測定方法。
   
2. 高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定方法であって、
   静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返す処理と、
   前記放電区間では抵抗を含む放電回路で前記電解コンデンサを放電させる処理と、
   前記電解コンデンサの複数の前記放電区間で端子電圧及び電流を観測する処理と、
   前記端子電圧及び前記電流から一定時間内での放電電荷量ΔＱ、電圧変化幅ΔＶを求め、式（Ｃ＝ΔＱ／ΔＶ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出する処理と、
   前記一定時間を所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施す処理と、
   を含むことを特徴とする電解コンデンサの測定方法。
   
3. 前記端子電圧及び前記電流の観測は、前記電解コンデンサの外部端子の根元部で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の電解コンデンサの測定方法。
   
4. 高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定プログラムであって、
   静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返すとともに、前記放電区間で前記電解コンデンサに抵抗を含む放電回路により放電させて観測される複数の端子電圧及び電流を取り込むステップと、
   前記放電区間における一定時間ΔＴｓと電流ｉとの乗算値の積算値Σｉ・ΔＴｓ、静電容量Ｃによる電圧降下Ｖｃを求めるステップと、
   式（Ｃ＝Σｉ・ΔＴｓ／Ｖｃ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出するステップと、
   前記一定時間ΔＴｓを所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施すステップと、
   を含み、これらステップをコンピュータによって実行させることを特徴とする電解コンデンサの測定プログラム。
   
5. 高周波領域又は大電流放電開始直後の電解コンデンサの測定プログラムであって、
   静電容量を測定すべき電解コンデンサに充電区間と放電区間とを設定して充放電を一定周期で繰り返すとともに、前記放電区間で前記電解コンデンサに抵抗を含む放電回路により放電させて観測される複数の端子電圧及び電流を取り込むステップと、
   一定時間内での放電電荷量ΔＱ、電圧変化幅ΔＶを求めるステップと、
   式（Ｃ＝ΔＱ／ΔＶ）から前記電解コンデンサの静電容量Ｃを算出するステップと、
   前記一定時間を所定時間ずつずらし前記静電容量Ｃの算出にスムージングを施すステップと、
   を含み、これらステップをコンピュータによって実行させることを特徴とする電解コンデンサの測定プログラム。

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