Quando devo usar um capacitor ESR baixo
On Fevereiro 18, 2021 by adminEstou no meio de um novo projeto e preciso escolher o capacitor certo.
Qual é o impacto da resistência em série equivalente (ESR) em um capacitor?
Quando devo usar um capacitor de baixo ESR?
Comentários
- Depende do que você ' está fazendo. O limite de saída em um regulador de comutação não terá os mesmos requisitos de um filtro passa-baixo RC.
- Isso pode ser interessante: Compreender a faixa estável de equivalente resistência em série de um regulador LDO ou este: ESR, estabilidade e o regulador LDO
- Quando devo usar um alto velocidade opamp? Quando ' for apropriado. Esta questão está aberta à opinião pura.
Resposta
Se o ESR do capacitor é alto em relação ao reatância do capacitor (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) nas frequências de interesse, então você pode querer um capacitor ESR mais baixo.
O requisito para capacitores “low-ESR” normalmente surge em filtros de saída de fontes chaveadas, onde a frequência é relativamente alta (kHz a MHz). É menos importante em filtros de rede (incluindo o filtro de entrada de um SMPS), onde um eletrolítico de grande capacidade tende a ter um ESR proporcionalmente pequeno, de modo que a ondulação de 100 Hz ou 120 Hz não seja muito afetada pelo ESR.
ESR também causa aquecimento de \ $ I ^ 2R \ $, que pode encurtar drasticamente a vida útil dos capacitores eletrolíticos (meia-vida para cada aumento de 10 ° C é uma regra prática).
Eles também são úteis em construir fontes de alimentação analógicas de ruído ultrabaixo, porque a parte ESR baixa pode reduzir o ruído com menos estágios de filtro quando você usa um eletrolítico de polímero de baixa ESR de alta qualidade em vez de alternativas.
Resposta
ESR é exatamente o que diz, resistência em série com seu capacitor.
Baixo ESR é importante se houver “muita corrente de ondulação em seu capacitor. A corrente de ondulação RMS causará perdas de aquecimento (I ^ 2R) no capacitor e tensão de ondulação adicional.
Também afetará a resposta de frequência do seu capacitor. O ESR zero formado pelo circuito RC pode realmente ajudar a estabilidade em um loop de controle da fonte de alimentação, às custas de uma ondulação de saída mais alta.
Então, se o seu a aplicação tem alta corrente de ondulação e você não precisa do ESR zero para estabilidade, então um limite ESR baixo provavelmente será o caminho a percorrer.
Se você está procurando armazenamento de energia sem grande di / dt, então um eletrolítico de alta capacidade é mais apropriado.
Comentários
- O que você quer dizer com
if you don't need the ESR zero
? (#ExplainLikeI ' m5) - @JinSnow Esse seria um bom tópico para uma nova pergunta em vez de tentar responder nos comentários de uma pergunta diferente. Por exemplo. " O que é um ESR zero em um filtro de saída do ' e quais são suas implicações para a estabilidade da malha de controle? ". Você pode até encontrar a resposta com o Google.
- @ John Obrigado! Eu perguntei aqui (mas sem a segunda parte, já que eu não ' não sei o que é um " estabilidade do loop de controle " significa) electronics.stackexchange.com/questions/447964/…
Resposta
Você deve usar um capacitor ESR baixo quando a perda de calor esperada I ^ 2 R (corrente ondulada, ao quadrado , vezes o ESR), é muito calor para o componente.
Os capacitores de fonte de alimentação suavizam a ondulação na alimentação CC fornecida por fontes CA. Quando a fonte CA é de baixa frequência (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz …), os capacitores são fisicamente grandes e podem tolerar ESR alto (como 1 ohm para uma fonte de 1A com um capacitor de filtro de 1000 uF). Isso porque uma corrente de ondulação de um ampere criou apenas um watt de calor, e um grande (mais de uma polegada quadrada de área de superfície) de 1000uF pode dissipar esse calor.
Quando os suprimentos do switchmode chegam a 50 kHz, e um valor de capacitor ideal adequado era (novamente para saída 1A) de cerca de 2,2 uF, 1 ohm ESR significa que o mesmo 1W seria despejado em um capacitor do tamanho de uma ervilha. Ele “d falhou, porque é muito pequeno para dissipar um watt de calor.
Essa não é a história completa (pode haver “pontos quentes” de aquecimento local, mesmo que a dissipação média pareça suportável), então há especificações separadas de ESR e corrente de ondulação.
Capacitor ESR, fora da filtragem de fonte de alimentação DC, também é motivo de preocupação porque é uma impedância parasita indesejada. Pode ser discutido como “fator de dissipação”, ou “tangente de perda”, ou Q, e ter dependência de frequência significativa.
Resposta
Outra situação em que você gostaria de um capacitor ESR baixo é quando há “muito consumo de corrente em pequenas rajadas ( como um amplificador sub-woofer). Nesse caso, um ESR mais alto limitará a corrente máxima que pode ser consumida, limitando, portanto, a potência de saída e o desempenho do circuito.
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