Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9899-1:2013
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9899-1:2013 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế IEC 62490-1:2010. Tiêu chuẩn này quy định chi tiết về phương pháp đo điện cảm nối tiếp tương đương (ESL) đối với các loại tụ điện có chân bằng dây (leaded capacitors) được sử dụng trong các thiết bị điện tử. Việc xác định chính xác giá trị ESL đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo hiệu suất hoạt động của tụ điện ở tần số cao, giúp hạn chế nhiễu và tối ưu hóa thiết kế mạch điện tử hiện đại.
Điều 1: Phạm vi áp dụng
Điều khoản này xác định rõ giới hạn và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn, cụ thể bao gồm:
- Tiêu chuẩn này áp dụng trực tiếp cho các phương pháp đo điện cảm nối tiếp tương đương (ESL) của tụ điện có chân bằng dây (bao gồm cả tụ điện có cực tính và không có cực tính) được thiết kế để sử dụng trong các mạch điện tử.
- Phương pháp đo được mô tả trong tiêu chuẩn này phù hợp cho việc đánh giá chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất, thử nghiệm nghiệm thu, kiểm tra định kỳ và nghiên cứu phát triển linh kiện.
- Tiêu chuẩn tập trung vào các phép đo được thực hiện ở dải tần số cao, nơi mà ảnh hưởng của điện cảm ký sinh (ESL) trở nên rõ rệt và có thể gây sai lệch hoạt động của mạch điện.
Điều 2: Tài liệu viện dẫn
Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, việc viện dẫn các tài liệu kỹ thuật liên quan là bắt buộc. Các tài liệu viện dẫn cốt lõi bao gồm:
- Các tiêu chuẩn chung về linh kiện điện tử và phương pháp thử nghiệm môi trường đối với linh kiện điện, điện tử (như chuỗi tiêu chuẩn IEC 60068).
- Tiêu chuẩn về tụ điện cố định dùng trong thiết bị điện tử (chuỗi tiêu chuẩn IEC 60384-1), cung cấp các yêu cầu chung và thuật ngữ cơ bản cho các loại tụ điện.
- Các tài liệu viện dẫn này thiết lập nền tảng kỹ thuật đồng bộ, đảm bảo tính thống nhất về thuật ngữ, điều kiện môi trường tiêu chuẩn và quy trình thử nghiệm bổ trợ.
Điều 3: Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn đưa ra các định nghĩa kỹ thuật chính xác nhằm tránh hiểu sai lệch trong quá trình thực hiện phép đo:
- Điện cảm nối tiếp tương đương (ESL - Equivalent Series Inductance): Là phần điện cảm ký sinh tổng cộng của tụ điện, bao gồm điện cảm của bản cực, các mối nối bên trong và chân điện cực bằng dây của tụ điện. ESL được biểu diễn dưới dạng một phần tử điện cảm mắc nối tiếp với điện dung lý tưởng và điện trở nối tiếp tương đương (ESR).
- Tần số tự cộng hưởng (Self-resonant frequency): Tần số tại đó dung kháng của tụ điện bằng với cảm kháng của ESL. Tại tần số này, trở kháng của tụ điện đạt giá trị cực tiểu và bằng với ESR.
- Chân bằng dây (Leaded capacitor): Cấu trúc chân nối của tụ điện sử dụng dây dẫn kim loại để hàn hoặc gắn vào bảng mạch in (PCB), phân biệt với các loại tụ điện dán (SMD).
Điều 4: Phương pháp đo và yêu cầu chung
Điều khoản này quy định các nguyên tắc cơ bản và điều kiện kỹ thuật cần thiết để tiến hành phép đo ESL đạt độ chính xác cao:
- Nguyên lý đo: Phép đo ESL thường dựa trên việc xác định tần số tự cộng hưởng của tụ điện hoặc đo trực tiếp trở kháng ở tần số cao (vượt quá tần số cộng hưởng) nơi cảm kháng chiếm ưu thế.
- Thiết bị đo: Yêu cầu sử dụng máy phân tích mạng vectơ (VNA) hoặc máy đo trở kháng (Impedance Analyzer) có dải tần số hoạt động phù hợp và độ chính xác cao.
- Đồ gá thử nghiệm (Test Fixture): Đồ gá phải được thiết kế sao cho giảm thiểu tối đa điện cảm ký sinh của chính đồ gá. Tiêu chuẩn yêu cầu phải thực hiện quy trình hiệu chuẩn (calibration) và bù trừ (compensation) để loại bỏ ảnh hưởng của đồ gá và dây dẫn kết nối trước khi tiến hành đo mẫu thực tế.
- Chuẩn bị mẫu: Chiều dài chân dây của tụ điện khi đo phải được cố định và ghi nhận rõ ràng, vì chiều dài chân dây ảnh hưởng trực tiếp và rất lớn đến giá trị ESL đo được.
PHƯƠNG PHÁP ĐO ESL - PHẦN 1: TỤ ĐIỆN CÓ CHÂN BẰNG DÂY DẪN DÙNG TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ
ESL measuring method - Part 1: Capacitors with lead terminal for use in electronic equipment
Lời nói đầu
TCVN 9899-1:2013 hoàn toàn tương đương với IEC 62490-1:2010
TCVN 9899-1:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E3 Thiết bị điện tử dân dụng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
PHƯƠNG PHÁP ĐO ESL - PHẦN 1: TỤ ĐIỆN CÓ CHÂN BẰNG DÂY DẪN DÙNG TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ
ESL measuring method - Part 1: Capacitors with lead terminal for use in electronic equipment
Tiêu chuẩn này cung cấp phương pháp đo điện cảm nối tiếp tương đương L (ESL) dùng cho các tụ có chân bằng dây dẫn sử dụng trong thiết bị điện tử.
Các giá trị điện cảm của các tụ điện trong tiêu chuẩn này nằm trong phạm vi từ 1 nH đến 10 nH.
Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).
IEC 60384-1:2008, Fixed capacitors for use in electronic equipment - Part 1: Generic specification (Tụ điện cố định sử dụng trong thiết bị điện tử - Phần 1: Quy định kỹ thuật chung)
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong IEC 60384-1 và các định nghĩa dưới đây.
3.1. Điện cảm nối tiếp tương đương L (equivalent series inductance L)
ESL
Phần điện cảm của trở kháng tụ điện.
CHÚ THÍCH 1: Đơn vị của ESL là henry (H)
4. Gá đo, gá bù ngắn và miếng đệm
4.1. Gá đo (cơ cấu cố định thử nghiệm)
Gá đo phải có các đặc điểm dưới đây:
a) phương pháp giữ chân tụ điện phải là kiểu được bắt vít;
b) gá đo có hai cặp điện cực có vít cố định các chân tụ điện cần đo. Trong cặp điện cực, một trong các điện cực được cố định vào gá và điện cực kia có thể điều chỉnh để cố định sợi dây dẫn. Điện cực điều chỉnh chỉ di chuyển theo một hướng để giữ chân là dây dẫn và không được xoay quanh vít dùng để cố định điện cực.
4.2. Gá bù ngắn
Gá bù ngắn phải là thanh dẫn điện có các tính năng về vật liệu và kích thước dưới đây, bao gồm đường kính hoặc diện tích mặt cắt:
a) vật liệu phải cùng vật liệu như chân tụ điện được đo;
b) hình dạng phải như thể hiện trên Hình 1;
c) chiều rộng (bước) phải bằng khoảng cách chân tụ điện cần đo. Dung sai về khoảng cách của gá bù ngắn phải là ±0,25 mm;
d) chiều dài (chân) của gá phải từ 5 mm đến 10 mm, tùy thuộc gá đo cần giữ cái gì. Chiều dài gá phải được giữ không bị cong.

CHÚ DẪN:
P chiều rộng (bước) (phần gạch chéo)
l chiều dài (chân)
Hình 1 - Gá bù ngắn
4.3. Miếng đệm
Các miếng đệm này phải được cố định chắc chắn trên gá đo. Vật liệu làm miếng đệm phải là vật liệu phi từ tính. Vi dụ được nêu trên Hình 2.

| P | t | Ghi chú |
| 3,5 ± 0,3 | 1,5 ± 0,1 | Miếng đệm bù ngắn |
| 3,25 ± 0,1 | Miếng đệm đo | |
| 5,0 ± 0,3 | 1,5 ± 0,1 | Miếng đệm bù ngắn |
| 4,0 ± 0,1 | Miếng đệm đo |
CHÚ THÍCH: Phương pháp cơ bản đối với phép đo ESL khi sử dụng kiểu đệm này như nêu trong Phụ lục A.
Hình 2 - Ví dụ về kết cấu của miếng đệm bù ngắn và miếng đệm đo
5.1. Dụng cụ đo
Thiết bị phân tích trở kháng (phương pháp cầu cân bằng) có đặc tính kỹ thuật sau đây hoặc tương đương phải được sử dụng:
a) giá trị điện cảm (ESL) có thể đo được ở tần số 40 MHz hoặc cao hơn;
b) độ chính xác trở kháng cơ bản phải là ±0,08 % hoặc tốt hơn;
c) có thể đo được trở kháng có giá trị 3 mW hoặc nhỏ hơn.
5.2. Điều kiện đo
Các phép đo phải được thực hiện ở các điều kiện áp suất tiêu chuẩn đối với thử nghiệm, như được quy định trong IEC 60384-1:2008, 4.2.1. Ngoài ra, nếu có bất cứ nghi ngờ nào về hiệu lực của phép đo, các điều kiện phục hồi, như quy định trong IEC 60384-1:2008, 4.2.2, phải được thực hiện.
5.3. Chuẩn bị mẫu
Các chân của một tụ điện được đo phải được cắt dài từ 5 mm đến 10 mm. Khi cắt, các chân tụ phải được giữ không bị cong.
CHÚ THÍCH: Bằng việc cắt các chân ngắn hơn, chúng tạo tiếp xúc ổn định với các điện cực đo và cho độ lặp lại và tái lập cao.
5.4. Điểm đo
Điểm đo ESL phải là những vị trí mặt phẳng tì hoặc gờ của tụ điện cần đo. Một ví dụ được thể hiện trên Hình 3.
CHÚ THÍCH: Mặc dù trong quá trình đo có sử dụng miếng đệm, nhưng giá trị đo được là tương đương với giá trị có thể đo được ở mặt phẳng tì của các chân tụ điện như nêu trong Phụ lục A.

CHÚ DẪN:
1 gờ nổi
2 mặt phẳng tì
Hình 3 - Điểm đo: Mặt phẳng tì hoặc gờ của tụ điện trên tấm mạch in
5.5. Tần số và mức tín hiệu
Trừ khi có quy định khác trong quy định kỹ thuật sản phẩm, tần số và tín hiệu phải như sau:
a) tần số đo phải là 40 MHz;
b) mức tín hiệu dao động của dụng cụ đo phải là 0,5 V đến 1,0 V hiệu dụng.
5.6. Qui trình đo
5.6.1. Yêu cầu chung
Phép đo phải được thực hiện theo thứ tự bù hở, bù ngắn và đo ESL của tụ điện. Trước khi bắt đầu quy trình, số lần lấy trung bình và thời gian tích phân phải được thiết lập sao cho độ chính xác phép đo nhỏ hơn là 2 %.
CHÚ THÍCH: Việc tăng số lần lấy trung bình và thời gian tích phân làm tăng độ lặp lại và tái lập cao.
5.6.2. Bù hở
Nối gá đo đã quy định trong 4.1 tới dụng cụ đo và xiết vít dùng để điều chỉnh điện cực có thể điều chỉnh và không có gì ở giữa các điện cực. Thực hiện bù hở tuân theo các hướng dẫn đối với dụng cụ đo.
5.6.3. Bù ngắn
Gá thử nghiệm trong 4.1 phải được nối tới dụng cụ đo và gá bù ngắn quy định trong 4.2 với miếng đệm bù ngắn phải được cố định giữa các điện cực bằng việc vặn chặt các vít. Sau đó bù ngắn phải được thực hiện tuân theo hướng dẫn của dụng cụ đo. Ví dụ bù ngắn phải được nêu như trên Hình 4.

CHÚ DẪN:
1 gá bù ngắn (đường nét đứt)
2 điện cực gá đo (đường nét liền)
3 miếng đệm bù ngắn (đường gạch chéo)
P khoảng cách hai chân
* khoảng cách hai chân phải bằng khoảng cách chân tụ cần đo
Hình 4 - Phương pháp bù ngắn
5.6.4. Phép đo ESL
Sau khi thực hiện bù quy định như trong 5.6.2 và 5.6.3, miếng đệm bù ngắn với miếng đệm đo quy định trong 4.3 và vặn chặt vít đối với điện cực có thể điều chỉnh với đầu cuối của tụ điện được đo đã được chuẩn bị theo 5.3 qua các miếng đệm ở giữa các điện cực. Sau đó đo ESL của tụ điện.
Cần cẩn thận để điện cực của đồ gá đo không xoay và ngăn việc dịch chuyển như thể hiện trên Hình 5, kẹp chân của tụ điện cần đo.

Vít cố định điện cực của gá đo
CHÚ DẪN:
1 dây dẫn (phần gạch chéo)
2 vít cố định (phần chấm chấm)
3 điện cực điều chỉnh được (đường nét đứt)
4 điện cực cố định (đường nét liền)
5 khoảng cách dịch chuyển (độ lệch điểm đo)
Hình 5 - Ví dụ trong trường hợp khi điện cực của đồ gá đo bị dịch chuyển
6. Các hạng mục được chỉ định trong báo cáo kết quả thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm phải gồm ít nhất các thông tin sau đây:
a) ngày thử nghiệm *;
b) nơi thử nghiệm (tên và địa điểm) *;
c) mô tả chi tiết tụ điện cần thử nghiệm *;
d) dụng cụ đo (nhà chế tạo và chủng loại);
e) cơ cấu cố định thử nghiệm (nhà chế tạo và chủng loại);
f) tần số và mức tín hiệu đo;
g) điểm đo, nếu không phải mặt phẳng tì; và
h) giá trị ESL đo được.
* tùy chọn
(tham khảo)
Khái niệm cơ bản của phương pháp đo ESL
Khái niệm cơ bản của phương pháp đo ESL được nêu trên Hình A.1. Điểm đo bằng phương pháp này phải là vị trí của mặt phẳng tì, như mô tả trong 5.4.
a) Điện cảm tương ứng với chiều dài đồ gá bù ngắn P được trừ ở bù ngắn. Hình A.1a.
b) Sử dụng miếng đệm bù ngắn, và miếng đệm đo được quy định ở 4.3.
c) Thực hiện bù ngắn với miếng đệm bù ngắn như ở trên Hình A.1a.
d) Khi đo ESL tụ điện, ESL đã trừ tại bù ngắn phải được cộng thêm. Đối với mục đích này chiều dày của miếng đệm đo phải dày hơn miếng đệm bù ngắn là p/2. ESL đã đo trong Hình A.1b là tổng của ESL tụ điện và ESL tương ứng với độ dài P (2 lần của P/2) dây dẫn.

| Chú dẫn của Hình A.1.a 1 đồ gá bù ngắn (đường nét đứt) 2 miếng đệm bù ngắn (phần gạch chéo) 3 điện cực đồ gá đo (đường nét liền) P khoảng cách giữa hai chân a chiều dài khoảng cách các chân bằng khoảng cách chân tụ cần đo Hình A.1.a - Bù ngắn | Chú dẫn của Hình A.1.b 1 tụ điện cần đo (đường nét đứt) 2 miếng đệm đo (phần gạch chéo) 3 điện cực đồ gá đo (đường liền nét) b độ dày miếng đệm đo cộng thêm nửa độ dày miếng đệm bù ngắn c nửa chiều dài chân của tụ được đo d độ dày của mặt cắt này bằng với gá bù ngắn Hình A.1.b - Đo ESL |
CHÚ THÍCH 1: Sử dụng miếng đệm đo có thể khử điện cảm của phần khoảng cách giữa hai chân của gá bù ngắn.
CHÚ THÍCH 2: Khi thân tụ điện được gắn xa tấm mạch in hoặc hàn ở mặt đối diện tấm mạch in nơi mà tụ điện được gắn trên đó và như vậy, ESL của tụ điện trở thành cao hơn lượng ESL của chân mà đã được chèn vào giữa một mạch và một tụ điện.
Hình A.1 - Hình vẽ phép đo ESL cơ bản
MỤC LỤC
Lời nói đầu
1. Phạm vi áp dụng
2. Tài liệu viện dẫn
3. Thuật ngữ và định nghĩa
4. Gá đo, gá bù ngắn và miếng đệm
5. Phương pháp đo
6. Các hạng mục được chỉ định trong báo cáo kết quả thử nghiệm
Phụ lục A (tham khảo) - Khái niệm cơ bản của phương pháp đo ESL
- 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8095-436:2009 (IEC 60050-436:1990) về Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 436: Tụ điện công suất
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6747:2009 (IEC 60062 : 2004) về Hệ thống mã dùng cho điện trở và tụ điện
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9889-1:2013 (IEC 60931-1:1996, With Amendment 1:2002) về Tụ điện công suất nối song song loại không tự phục hồi dùng cho hệ thống điện xoay chiều có điện áp danh định đến và bằng 1000V - Phần 1: Yêu cầu chung - Tính năng, thử nghiệm và thông số đặc trưng -Yêu cầu an toàn - Hướng dẫn lắp đặt và vận hành
- 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8095-436:2009 (IEC 60050-436:1990) về Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 436: Tụ điện công suất
- 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6747:2009 (IEC 60062 : 2004) về Hệ thống mã dùng cho điện trở và tụ điện
- 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9889-1:2013 (IEC 60931-1:1996, With Amendment 1:2002) về Tụ điện công suất nối song song loại không tự phục hồi dùng cho hệ thống điện xoay chiều có điện áp danh định đến và bằng 1000V - Phần 1: Yêu cầu chung - Tính năng, thử nghiệm và thông số đặc trưng -Yêu cầu an toàn - Hướng dẫn lắp đặt và vận hành