Kiedy powinienem używać kondensatora o niskim ESR?

Jestem w trakcie nowego projektu i muszę wybrać odpowiedni kondensator.

Jaki jest wpływ równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) w kondensatorze?

Kiedy powinienem używać kondensatora o niskim ESR?

Jeżeli ESR kondensatora jest wysoka w stosunku do reaktancji kondensatora ( ) przy interesujących częstotliwościach, wtedy możesz chcieć niższego kondensatora ESR.$X_C= \frac{1}{2\pi fC}$

Wymóg dotyczący kondensatorów „niskiej ESR” zwykle powstaje w filtrach wyjściowych zasilaczy impulsowych, w których częstotliwość jest stosunkowo wysoka (kHz do MHz). Jest to mniej ważne w filtrach sieciowych (w tym filtrze wejściowym SMPS), w których elektrolityczny elektrolit o dużej pojemności ma zwykle proporcjonalnie mały ESR, tak więc ESR nie ma dużego wpływu na tętnienie 100 Hz lub 120 Hz.

ESR powoduje również nagrzewanie , co może radykalnie skrócić żywotność kondensatorów elektrolitycznych (okres półtrwania przy każdym wzroście o 10 ° C jest regułą).$I^2R$

Są również przydatne w budowaniu zasilaczy analogowych o bardzo niskim poziomie szumów, ponieważ część o niskim ESR może redukować hałas przy mniejszej liczbie stopni filtrowania, gdy zamiast wysokiej jakości stosuje się polimer elektrolityczny o niskiej ESR o wysokiej jakości.

ESR jest właśnie tym, co mówi, opornością szeregowo z kondensatorem.

Niska ESR jest ważna, jeśli w kondensatorze występuje duży prąd tętnienia. Prąd tętnienia RMS spowoduje straty ciepła (I ^ 2R) w kondensatorze i dodatkowe napięcie tętnienia.

Wpłynie to również na odpowiedź częstotliwościową kondensatora. Zerowe ESR utworzone przez obwód RC może faktycznie pomóc w stabilności w pętli sterowania zasilaniem, kosztem wyższych tętnień wyjściowych.

Więc jeśli twoja aplikacja ma wysoki prąd tętnienia i nie potrzebujesz zerowego progu ESR dla stabilności, prawdopodobnie najlepszym wyjściem będzie niski limit ESR.

Jeśli szukasz magazynu energii bez dużych di / dt, bardziej odpowiedni jest elektrolit o wysokiej pojemności.

Powinieneś użyć niskiego kondensatora ESR, gdy oczekiwana strata ciepła I ^ 2 R (prąd tętnienia, kwadrat, razy ESR) jest zbyt duża dla elementu.

Kondensatory zasilające gładko pulsują przy zasilaniu prądem stałym ze źródeł prądu zmiennego. Gdy źródło prądu przemiennego ma niską częstotliwość (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz ...), kondensatory są fizycznie duże i mogą tolerować wysokie ESR (np. 1 om dla źródła 1A z kondensatorem filtrującym 1000 uF). Wynika to z faktu, że prąd tętnienia o natężeniu jednego ampera wytworzył tylko jeden wat ciepła, a duży kondensator (ponad cal kwadratowy powierzchni) 1000 uF może odprowadzić to ciepło.

Kiedy dostawy w trybie przełączania wzrosły do ​​50 kHz, a odpowiednia idealna wartość kondensatora wynosiła (ponownie dla wyjścia 1A) około 2,2 uF, 1 om ESR oznacza, że ​​ta sama 1 W zostanie zrzucona do kondensatora wielkości grochu. Nie powiedzie się, ponieważ jest zbyt mały, aby rozproszyć jeden wat ciepła.

To nie jest cała historia (mogą występować „gorące punkty” lokalnego ogrzewania, nawet jeśli średnie rozpraszanie wydaje się możliwe), więc istnieją osobne specyfikacje ESR i tętnienia prądu.

Kondensator ESR, poza filtrowaniem zasilania prądem stałym, ma również znaczenie, ponieważ jest to niepożądana impedancja błądząca. Można to omówić jako „współczynnik rozproszenia”, „styczną straty” lub Q i mają one znaczną zależność od częstotliwości.

Inną sytuacją, w której chciałbyś mieć kondensator o niskim ESR, jest duże pobór prądu w małych impulsach (takich jak wzmacniacz subwoofera). W takim przypadku wyższy ESR ograniczy maksymalny prąd, który może być pobierany, ograniczając w ten sposób moc wyjściową i wydajność obwodu.