Interesuje mnie oszacowanie częstotliwości odcięcia kondensatora w prostym obwodzie RC. Ponieważ kondensator i rezystor są połączone szeregowo, czy mogę po prostu dodać wartość ESR do wartości rezystora?
Na przykład, jeśli ESR wynosi 0,5 Ω, a moje obciążenie wynosi 1 kΩ, to czy wartość R w moich obliczeniach wynosi 1000,5 Ω?
Czy ESR jest w tym przypadku nieistotna? A może istnieje dodatek „Właściwie w praktyce ...”?
Odpowiedzi:
Jeśli próbujesz zbudować filtr RC, to celowe R powinno być znacznie większe niż ESR (równoważna rezystancja szeregowa) kondensatora, w przeciwnym razie trafisz na inne efekty, które i tak popsułyby twój obwód. Tak, teoretycznie dodajesz ESR do zewnętrznego oporu, tak jak w twoim przykładzie. Ale jeśli to naprawdę ma znaczenie, oznacza to, że jesteś zbyt blisko limitu. Twój przykład jest dobry, ponieważ pokazuje, że ESR jest znacznie poniżej poziomu hałasu. Masz dużo większy spadek w innych obszarach niż reprezentowany przez 1/2 Ohm dodanego do zewnętrznego 1 kΩ.
Spójrz na każdy dobry arkusz danych kondensatora, a zobaczysz, że każdy kondensator działa poprawnie tylko do pewnego limitu częstotliwości. W przypadku małej ceramiki do montażu powierzchniowego jest to zwykle kilka 100 MHz. Często jest to pokazane jako wykresy impedancji, gdzie wielkość impedancji kondensatora jest pokazana jako funkcja częstotliwości. Dla idealnego kondensatora byłoby to odwrotnie proporcjonalne do częstotliwości na zawsze. W przypadku rzeczywistych kondensatorów istnieje niski limit impedancji, a następnie impedancja zaczyna ponownie rosnąć wraz ze wzrostem częstotliwości.
Na wykresie impedancji uwzględniono wszystkie rodzaje efektów. Obejmują one dane dielektryczne, nieuniknioną indukcyjność pasożytniczą i prawdopodobnie tylko w ograniczonym sensie ESR. Zapamiętaj „ekwiwalent” w ESR. Większość z nich nie jest prawdziwym szeregowym oporem ze względu na konstrukcję nasadki, ale jest uproszczonym sposobem prezentacji wielu innych efektów, w szczególności szczegółów, które pojawiają się w dielektryku.
Krótko mówiąc, coś tak prostego jak pojedynczy numer ESR już się nie utrzymuje, gdy zbliżasz się do minimalnej częstotliwości impedancji i powyżej lub częstotliwości samorezonansu. Jeśli będziesz wystarczająco daleko od nich, ESR będzie hałasem dla filtra RC. I odwrotnie, jeśli okaże się, że odrobina ESR rzeczywiście zrobiłaby znaczącą różnicę, to solidna wskazówka, że prowadzisz pułapkę w reżimie, w którym nie jest to tak naprawdę tylko kondensator. Pamiętaj, że nawet dobre limity wynoszą ± 10%, więc ESR, który stanowi 1% zamierzonego zewnętrznego oporu, lepiej nie ma znaczenia, w przeciwnym razie i tak masz problem z tolerancją.
Istnieją dwa wspólne miejsca, które ESR ma znaczenie, z których żadne nie ma wiele wspólnego z filtrami RC. Pierwszym z nich jest zapewnienie stabilności regulatora liniowego, gdy nasadka znajduje się w poprzek jego wyjścia. Stare LDO zostały zaprojektowane przy założeniu, że na wyjściu będzie elektrolityczna lub być może tantalowa czapka. Można na nich liczyć, że mają skończoną ESR. Ten ESR był brany pod uwagę przy kompensacji pętli sterowania w regulatorze. Bez tego niektóre organy regulacyjne stają się niestabilne. Bardziej nowoczesne LDO są projektowane przy założeniu ceramicznych nakładek na wyjściu, które mają bardzo niską ESR. Te regulatory są specjalnie zaprojektowane do pracy z pojemnością wyjściową do 0 ESR. Jest to jedyny rodzaj, w którym można bezpiecznie nałożyć ceramiczną osłonę na wyjście, ponieważ ogólnie nie można liczyć na to, że mają pewną minimalną gwarantowaną ESR. Arkusze danych zasadniczo gwarantują jedynie maksymalną ESR,
Drugie miejsce to nagłe zrzucenie dużych impulsów prądu na czapkę, jak to ma miejsce w wielu zasilaczach impulsowych. Obecne czasy ESR reprezentują chwilowy pozorny wzrost napięcia na trzonku, który często należy uważnie rozważyć.