¿Cuándo debo usar un condensador ESR bajo
On febrero 18, 2021 by adminEstoy en medio de un nuevo diseño y necesito elegir el condensador correcto.
¿Cuál es el impacto de la resistencia en serie equivalente (ESR) en un capacitor?
¿Cuándo debo usar un capacitor de ESR bajo?
Comentarios
- Depende de lo que ' estés haciendo. El límite de salida en un regulador de conmutación no tendrá los mismos requisitos que un filtro de paso bajo RC.
- Esto puede ser de interés: Comprender el rango estable de equivalentes resistencia en serie de un regulador LDO o esto: ESR, estabilidad y el regulador LDO
- ¿Cuándo debo usar un velocidad opamp? Cuando sea ' apropiado. Esta pregunta está abierta a una opinión pura.
Respuesta
Si la ESR del capacitor es alta en relación con la reactancia del capacitor (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) en las frecuencias de interés, entonces es posible que desee un capacitor ESR más bajo.
El requisito de condensadores de «baja ESR» surge normalmente en los filtros de salida de las fuentes de alimentación conmutadas, donde la frecuencia es relativamente alta (kHz a MHz). Es menos importante en los filtros de red (incluido el filtro de entrada de un SMPS) donde un electrolítico de gran capacidad tiende a tener una ESR proporcionalmente pequeña, de modo que la ondulación de 100Hz o 120Hz no se ve muy afectada por la ESR.
La ESR también causa \ $ I ^ 2R \ $ calentamiento, que puede acortar drásticamente la vida útil de los condensadores electrolíticos (la vida media por cada aumento de 10 ° C es una regla general).
También son útiles en la construcción de fuentes de alimentación analógicas de ruido ultrabajo, porque la parte de ESR baja puede reducir el ruido con menos etapas de filtro cuando se utiliza un polímero electrolítico de alta calidad y bajo ESR en lugar de alternativas.
Respuesta
ESR es justo lo que dice, resistencia en serie con su capacitor.
Una ESR baja es importante si hay mucha corriente de ondulación en su capacitor. La corriente de ondulación RMS causará pérdidas de calentamiento (I ^ 2R) en el condensador y voltaje de ondulación adicional.
También afectará la respuesta de frecuencia de su capacitor. El cero de ESR formado por el circuito RC puede ayudar a la estabilidad en un lazo de control de la fuente de alimentación, a expensas de una mayor ondulación de salida.
Entonces, si su La aplicación tiene una corriente de ondulación alta y no necesita el cero de ESR para la estabilidad, entonces un límite de ESR bajo probablemente sea el camino a seguir.
Si está buscando almacenamiento de energía sin di / dt grande, entonces un electrolítico de alta capacidad es más apropiado.
Comentarios
- ¿Qué quiere decir con
if you don't need the ESR zero
? (#ExplainLikeI ' m5) - @JinSnow Ese sería un buen tema para una nueva pregunta en lugar de intentar responder en los comentarios de una pregunta diferente. P.ej. " ¿Qué es un ESR cero en un filtro de salida de ' s del convertidor de potencia y cuáles son sus implicaciones para la estabilidad del bucle de control? ". Incluso puede encontrar la respuesta con Google.
- @ John ¡Gracias! Lo pregunté aquí (pero sin la segunda parte, ya que no ' no sé qué es una " estabilidad del bucle de control " significa) electronics.stackexchange.com/questions/447964/…
Respuesta
Debe usar un condensador ESR bajo cuando la pérdida de calor I ^ 2 R esperada (corriente de ondulación, al cuadrado , multiplicado por la ESR), es demasiado calor para el componente.
Los condensadores de la fuente de alimentación ondulan suavemente en la alimentación de CC suministrada desde fuentes de CA. Cuando la fuente de CA es de baja frecuencia (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz …), los capacitores son físicamente grandes y podrían tolerar una ESR alta (como, 1 ohmio para un suministro de 1 A con un capacitor de filtro de 1000 uF). Eso se debe a que una corriente de ondulación de un amperio solo crea un vatio de calor, y un condensador grande (más de una pulgada cuadrada de superficie) de 1000 uF puede eliminar ese calor.
Cuando los suministros del modo de conmutación subieron a 50 kHz, y un valor ideal de capacitor adecuado era (nuevamente para una salida de 1A) alrededor de 2.2 uF, 1 ohmio ESR significa que el mismo 1W sería arrojado a un capacitor del tamaño de un guisante. Fallaría porque es demasiado pequeño para disipar un vatio de calor.
Esa no es la historia completa (puede haber «puntos calientes» de calefacción local incluso si la disipación promedio parece soportable), por lo que hay especificaciones de corriente de onda y ESR separadas.
El condensador ESR, fuera del filtrado de la fuente de alimentación de CC, también es motivo de preocupación porque es una impedancia parásita no deseada. Puede discutirse como «factor de disipación» o «tangente de pérdida», o Q, y tiene una dependencia de frecuencia significativa.
Respuesta
Otra situación en la que querría un condensador ESR bajo es cuando hay una gran cantidad de consumo de corriente en ráfagas pequeñas ( como un amplificador de subwoofer). En tal caso, una ESR más alta limitará la corriente máxima que se puede extraer, lo que limitará la salida de potencia y el rendimiento del circuito.
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