När ska jag använda en låg ESR-kondensator
On februari 18, 2021 by adminJag är mitt i en ny design och jag måste välja rätt kondensator.
Vilken är effekten av motsvarande seriemotstånd (ESR) i en kondensator?
När ska jag använda en låg ESR-kondensator?
Kommentarer
- Det beror på vad du ' gör. Utgångslocket i en växelregulator kommer inte att ha samma krav som ett RC lågpassfilter.
- Detta kan vara av intresse: Förstå det stabila intervallet för ekvivalent seriemotstånd hos en LDO-regulator eller detta: ESR, Stability, and the LDO Regulator
- När ska jag använda en hög hastighet opamp? När det ' är lämpligt. Denna fråga är öppen för ren åsikt.
Svar
Om kondensatorns ESR är hög i förhållande till kondensatorns reaktans (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) vid frekvenser av intresse, så kanske du vill ha en lägre ESR-kondensator.
Kravet på ”låg-ESR” -kondensatorer uppstår normalt i utgångsfilter för strömbrytare, där frekvensen är relativt hög (kHz till MHz). Det är mindre viktigt i nätfilter (inklusive ingångsfiltret för en SMPS) där en elektrolytisk stor kapacitet tenderar att ha en proportionellt liten ESR så att 100Hz eller 120Hz krusning inte påverkas i hög grad av ESR.
ESR orsakar också \ $ I ^ 2R \ $ uppvärmning, vilket dramatiskt kan förkorta elektrolytkondensatorernas livslängd (halveringstid för varje 10 ° C-ökning är en tumregel).
De är också användbara i bygga analoga strömförsörjningar med extremt låg ljudnivå, eftersom den låga ESR-delen kan minska bullret med färre filtersteg när du använder en högkvalitativ låg-ESR-polymer elektrolytisk snarare än alternativ.
Svar
ESR är precis vad det står, motstånd i serie med din kondensator.
Låg ESR är viktigt om det finns mycket krusningsström i din kondensator. RMS-krusningsströmmen kommer att orsaka värmeförluster (I ^ 2R) i kondensatorn och ytterligare krusningsspänning.
Det kommer också att påverka frekvenssvaret för din kondensator. ESR-nollan som bildas av RC-kretsen kan faktiskt hjälpa till med stabilitet i en strömförsörjningskontrollslinga, på bekostnad av högre utgående krusning.
Så om applikationen har hög krusningsström och du behöver inte ESR-nollan för stabilitet, då är ett lågt ESR-lock sannolikt vägen att gå.
Om du letar efter energilagring utan stor di / dt då elektrolytisk med hög kapacitet är mer lämplig.
Kommentarer
- Vad menar du med
if you don't need the ESR zero
? (#ExplainLikeI ' m5) - @JinSnow Det skulle vara ett bra ämne för en ny fråga snarare än att försöka svara i kommentarerna till en annan fråga. T.ex. " Vad är en ESR-noll i en effektomvandlare ' s utgångsfilter och vilka konsekvenser har det för kontrollslingans stabilitet? ". Du kanske till och med hittar svaret med Google.
- @ John Tack! Jag frågade det här (men utan den andra delen, eftersom jag inte ' inte vet antingen vad en " stabilitetsstyrningsslinga " betyder) electronics.stackexchange.com/questions/447964/…
Svar
Du bör använda en låg ESR-kondensator när den förväntade I ^ 2 R värmeförlusten (krusningsström, kvadrat , gånger ESR), är för mycket värme för komponenten.
Strömförsörjningskondensatorer mjuk krusning på likström från nätkällor. När växelströmskällan är lågfrekvent (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz …) är kondensatorerna fysiskt stora och tål hög ESR (som 1 ohm för en 1A-försörjning med en 1000 uF filterkondensator). Det beror på att en krusningsström med en ampere bara skapade en watt värme och en stor (över en kvadrat tum yta) 1000uF kondensator kan tappa den värmen.
När switchmode-tillförseln gick upp till 50 kHz, och ett lämpligt idealkondensatorvärde var (återigen för 1A-utgång) ungefär 2,2 uF, 1 ohm ESR betyder att samma 1W skulle dumpas i en kondensator på en ärtstorlek. Det skulle misslyckas, eftersom det är för litet att skingra en watt värme.
Det är inte hela historien (det kan finnas ”hot spots” för lokal uppvärmning även om den genomsnittliga spridningen verkar stödbar), så det finns separata specifikationer för ESR och krusningsström.
Kondensator ESR, utanför DC-strömförsörjningsfiltrering, är också oroande eftersom det är en oönskad vildimpedans. Det kan diskuteras som ”avledningsfaktor” eller ”förlusttangent”, eller Q, och har betydande frekvensberoende.
Svar
En annan situation där du vill ha en låg ESR-kondensator är när det är mycket strömdragning i små skurar ( som en subwooferförstärkare. I ett sådant fall kommer en högre ESR att begränsa den maximala strömmen som kan dras och därmed begränsa kretsens effekt och prestanda.
Lämna ett svar