Quando dovrei usare un condensatore a bassa ESR
Su Febbraio 18, 2021 da adminSono nel bel mezzo di un nuovo progetto e devo scegliere il condensatore giusto.
Qual è limpatto della resistenza in serie equivalente (ESR) in un condensatore?
Quando dovrei usare un condensatore a bassa ESR?
Commenti
- Dipende da cosa ' stai facendo. Il limite di uscita in un regolatore a commutazione non avrà gli stessi requisiti di un filtro passa-basso RC.
- Potrebbe interessarti: Comprendere lintervallo stabile di equivalenti resistenza in serie di un regolatore LDO o questo: ESR, stabilità e regolatore LDO
- Quando dovrei usare un velocità opamp? Quando ' è appropriato. Questa domanda è aperta alla pura opinione.
Risposta
Se lESR del condensatore è alto rispetto al reattanza del condensatore (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) alle frequenze di interesse, allora potresti volere un condensatore ESR inferiore.
Il requisito per i condensatori “low-ESR” si presenta normalmente nei filtri di uscita degli alimentatori switching, dove la frequenza è relativamente alta (da kHz a MHz). È meno importante nei filtri di rete (compreso il filtro di ingresso di un SMPS) dove un elettrolitico di grande capacità tende ad avere una ESR proporzionalmente piccola in modo che il ripple di 100 Hz o 120 Hz non sia fortemente influenzato dallESR.
LESR causa anche un \ $ I ^ 2R \ $ riscaldamento, che può ridurre drasticamente la durata dei condensatori elettrolitici (lemivita per ogni aumento di 10 ° C è una regola pratica).
Sono utili anche in costruendo alimentatori analogici a bassissimo rumore, perché la parte a bassa ESR può ridurre il rumore con meno stadi di filtraggio quando si utilizza un polimero elettrolitico a bassa ESR di alta qualità piuttosto che alternative.
Risposta
ESR è proprio quello che dice, resistenza in serie con il tuo condensatore.
Una bassa ESR è importante se cè molta corrente di ripple nel condensatore. La corrente di ripple RMS causerà perdite di riscaldamento (I ^ 2R) nel condensatore e ulteriore tensione di ondulazione.
Influirà anche sulla risposta in frequenza del tuo condensatore. Lo zero ESR formato dal circuito RC può effettivamente aiutare la stabilità in un loop di controllo dellalimentazione, a scapito di un ripple di uscita più elevato.
Quindi se il tuo lapplicazione ha unelevata corrente di ripple e non è necessario lo zero ESR per la stabilità, quindi un limite ESR basso sarà probabilmente la strada da percorrere.
Se stai cercando un accumulo di energia senza grandi di / dt, allora un lelettrolitico ad alta capacità è più appropriato.
Commenti
- Cosa intendi con
if you don't need the ESR zero
? (#ExplainLikeI ' m5) - @JinSnow Sarebbe un buon argomento per una nuova domanda piuttosto che cercare di rispondere nei commenti di una domanda diversa. Per esempio. " Che cosè uno zero ESR in un filtro di uscita del ' e quali sono le sue implicazioni per la stabilità del circuito di controllo? ". Potresti persino trovare la risposta con Google.
- @ John Grazie! Lho chiesto qui (ma senza la seconda parte, dato che ' non so nemmeno cosa sia un " stabilità del ciclo di controllo " significa) electronics.stackexchange.com/questions/447964/…
Risposta
Dovresti usare un condensatore a bassa ESR quando la perdita di calore I ^ 2 R prevista (corrente di ripple, al quadrato , moltiplicato per lESR), è troppo caldo per il componente.
I condensatori di alimentazione presentano ondulazioni uniformi sullalimentazione CC fornita da fonti CA. Quando la sorgente CA è a bassa frequenza (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz …) i condensatori sono fisicamente grandi e potrebbero tollerare un ESR elevato (come 1 ohm per unalimentazione da 1 A con un condensatore di filtro da 1000 uF). Questo perché una corrente di ripple di un amplificatore ha creato solo un watt di calore e un grande condensatore (oltre un pollice quadrato di superficie) da 1000 uF può disperdere quel calore.
Quando le alimentazioni in modalità di commutazione sono arrivate a 50 kHz, e un valore di condensatore ideale adatto era (di nuovo per 1 A di uscita) di circa 2,2 uF, 1 ohm ESR significa che lo stesso 1 W verrebbe scaricato in un condensatore delle dimensioni di un pisello. “D fallisce, perché è troppo piccolo” per dissipare un watt di calore.
Questa non è la storia completa (potrebbero esserci “punti caldi” del riscaldamento locale anche se la dissipazione media sembra sopportabile), quindi ci sono specifiche ESR e corrente di ripple separate.
Anche lESR del condensatore, al di fuori del filtraggio dellalimentazione CC, è fonte di preoccupazione perché è unimpedenza parassita indesiderata. Può essere discusso come “fattore di dissipazione”, o “tangente di perdita”, o Q, e ha una significativa dipendenza dalla frequenza.
Risposta
Unaltra situazione in cui vorresti un condensatore ESR basso è quando cè “molta corrente assorbita in piccoli scoppi ( come un amplificatore subwoofer). In tal caso un ESR più alto limiterà la corrente massima che può essere assorbita limitando quindi la potenza in uscita e le prestazioni del circuito.
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