Wanneer moet ik een lage ESR-condensator gebruiken
Geplaatst op februari 18, 2021 door adminIk zit midden in een nieuw ontwerp en ik moet de juiste condensator kiezen.
Wat is de impact van equivalente serieweerstand (ESR) in een condensator?
Wanneer moet ik een lage ESR-condensator gebruiken?
Reacties
- Het hangt ervan af wat je ' doet. De uitgangskap in een schakelende regelaar heeft niet dezelfde vereisten als een RC-laagdoorlaatfilter.
- Dit kan interessant zijn: Inzicht in het stabiele bereik van gelijkwaardige serieweerstand van een LDO-regelaar of dit: ESR, stabiliteit en de LDO-regelaar
- Wanneer moet ik een hoge snelheid opamp? Als het ' geschikt is. Deze vraag staat open voor pure mening.
Antwoord
Als de ESR van de condensator hoog is ten opzichte van de reactantie van de condensator (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) bij relevante frequenties, dan wil je misschien een lagere ESR-condensator.
De vereiste voor “low-ESR” condensatoren ontstaat normaal gesproken in uitgangsfilters van schakelende voedingen, waar de frequentie relatief hoog is (kHz tot MHz). Het is minder belangrijk bij netfilters (inclusief het ingangsfilter van een SMPS) waar een elektrolytische stofzuiger met grote capaciteit de neiging heeft om een proportioneel kleine ESR te hebben, zodat de rimpel van 100 Hz of 120 Hz niet sterk wordt beïnvloed door de ESR.
ESR veroorzaakt ook \ $ I ^ 2R \ $ verwarming, wat de levensduur van elektrolytische condensatoren drastisch kan verkorten (halveringstijd voor elke 10 ° C stijging is een vuistregel).
Ze zijn ook nuttig in het bouwen van analoge voedingen met ultralage ruis, omdat het lage ESR-deel de ruis kan verminderen met minder filtertrappen wanneer u een hoogwaardig laag-ESR-polymeer elektrolytisch gebruikt in plaats van alternatieven.
Antwoord
ESR is precies wat het zegt, weerstand in serie met je condensator.
Lage ESR is belangrijk als er “veel rimpelstroom in uw condensator is. De RMS-rimpelstroom veroorzaakt verwarmingsverliezen (I ^ 2R) in de condensator en extra rimpelspanning.
Het heeft ook invloed op de frequentierespons van uw condensator. De ESR-nul die door het RC-circuit wordt gevormd, kan in feite helpen bij de stabiliteit in een voedingsregellus, ten koste van een hogere outputrimpel.
Dus als uw applicatie heeft een hoge rimpelstroom en je hebt de ESR-nul niet nodig voor stabiliteit, dan is een lage ESR-limiet waarschijnlijk de beste keuze.
Als je op zoek bent naar energieopslag zonder grote di / dt, dan is een hoge capaciteit elektrolytische is geschikter.
Reacties
- Wat bedoel je met
if you don't need the ESR zero
? (#ExplainLikeI ' m5) - @JinSnow Dat zou een goed onderwerp zijn voor een nieuwe vraag in plaats van te proberen te antwoorden in de commentaren van een andere vraag. Bijv. " Wat is een ESR-nul in het uitgangsfilter van een stroomomvormer ' en wat zijn de implicaties voor de stabiliteit van de regelkring? ". Misschien vindt u het antwoord zelfs met Google.
- @ John Bedankt! Ik heb het hier gevraagd (maar zonder het tweede deel, aangezien ik niet ' weet wat een " stabiliteit van de regelkring " betekent) electronics.stackexchange.com/questions/447964/…
Answer
Je moet een lage ESR-condensator gebruiken als het verwachte I ^ 2 R warmteverlies (rimpelstroom, kwadraat , maal de ESR), is teveel warmte voor het onderdeel.
Voedingscondensatoren zorgen voor een soepele rimpel op gelijkstroom geleverd door wisselstroombronnen. Wanneer de AC-bron laagfrequent is (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz …), zijn de condensatoren fysiek groot en kunnen ze hoge ESR verdragen (zoals 1 ohm voor een 1A-voeding met een 1000 uF filtercondensator). Dat komt doordat een rimpelstroom van één ampère slechts één watt aan warmte creëerde, en een grote (meer dan een vierkante inch oppervlakte) 1000uF condensator die warmte kan afgeven.
Toen switchmode-benodigdheden omhoog gingen naar 50 kHz, en een geschikte ideale condensatorwaarde was (opnieuw voor 1A-uitvoer) ongeveer 2,2 uF, 1 ohm ESR betekent dat dezelfde 1W zou worden gedumpt in een condensator ter grootte van een erwt. Het zou falen, omdat het te klein is. om één watt warmte af te voeren.
Dat is niet “het hele verhaal” (er kunnen lokale “hotspots” zijn voor verwarming, zelfs als de gemiddelde dissipatie aanvaardbaar lijkt), dus er zijn aparte ESR- en rimpelstroomspecificaties.
Condensator-ESR, buiten de gelijkstroomvoedingsfiltering, is ook een punt van zorg omdat het een ongewenste zwerfimpedantie is. Het kan worden besproken als “dissipatiefactor”, of “verlies tangens”, of Q, en heeft een significante frequentieafhankelijkheid.
Antwoord
Een andere situatie waarin je een lage ESR-condensator zou willen, is wanneer er veel stroom wordt getrokken in kleine bursts ( zoals een subwoofer-versterker). In dat geval beperkt een hogere ESR de maximale stroom die kan worden opgenomen, waardoor het uitgangsvermogen en de prestaties van het circuit worden beperkt.
Geef een reactie