Wann sollte ich einen Kondensator mit niedrigem ESR verwenden?
On Februar 18, 2021 by adminIch bin mitten in einem neuen Design und muss den richtigen Kondensator auswählen.
Welche Auswirkungen hat äquivalenter Serienwiderstand (ESR) in einem Kondensator?
Wann sollte ich einen Kondensator mit niedrigem ESR verwenden?
Kommentare
- Es hängt davon ab, was Sie ' tun. Die Ausgangskappe in einem Schaltregler stellt nicht die gleichen Anforderungen wie ein RC-Tiefpassfilter.
- Dies kann von Interesse sein: Den stabilen Äquivalentbereich verstehen Serienwiderstand eines LDO-Reglers oder dies: ESR, Stabilität und der LDO-Regler
Wann sollte ich einen hohen Wert verwenden? Geschwindigkeits-Opamp? Wenn ' angemessen ist. Diese Frage steht einer reinen Meinung offen.
Antwort
Wenn der ESR des Kondensators im Verhältnis zum hoch ist Reaktanz des Kondensators (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) bei interessierenden Frequenzen, dann möchten Sie möglicherweise einen Kondensator mit niedrigerem ESR.
Die Anforderung an Kondensatoren mit „niedrigem ESR“ tritt normalerweise bei Ausgangsfiltern von Schaltnetzteilen auf, bei denen die Frequenz relativ hoch ist (kHz bis MHz). Dies ist bei Netzfiltern (einschließlich des Eingangsfilters eines SMPS) weniger wichtig, bei denen ein Elektrolyt mit großer Kapazität tendenziell einen proportional kleinen ESR aufweist, sodass die Welligkeit von 100 Hz oder 120 Hz vom ESR nicht stark beeinflusst wird.
ESR verursacht auch eine Erwärmung von \ $ I ^ 2R \ $, was die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren drastisch verkürzen kann (die Halbwertszeit für jeden Anstieg um 10 ° C ist eine Faustregel).
Sie sind auch nützlich in Aufbau von rauscharmen analogen Netzteilen, da der Teil mit niedrigem ESR das Rauschen mit weniger Filterstufen reduzieren kann, wenn Sie anstelle von Alternativen ein hochwertiges Polymerelektrolyt mit niedrigem ESR verwenden.
Antwort
ESR ist genau das, was es sagt, Widerstand in Reihe mit Ihrem Kondensator.
Ein niedriger ESR ist wichtig, wenn in Ihrem Kondensator viel Welligkeitsstrom vorhanden ist. Der RMS-Welligkeitsstrom verursacht Heizungsverluste (I ^ 2R) im Kondensator und zusätzliche Welligkeitsspannung.
Dies wirkt sich auch auf den Frequenzgang Ihres Kondensators aus. Der von der RC-Schaltung gebildete ESR-Nullpunkt kann auf Kosten einer höheren Ausgangswelligkeit tatsächlich zur Stabilität in einem Stromversorgungsregelkreis beitragen.
Wenn also Die Anwendung hat einen hohen Welligkeitsstrom und Sie benötigen den ESR-Nullpunkt nicht für Stabilität, dann ist wahrscheinlich eine niedrige ESR-Kappe der richtige Weg.
Wenn Sie nach einem Energiespeicher ohne großen Durchmesser suchen, dann a Elektrolyt mit hoher Kapazität ist besser geeignet.
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- Was meinen Sie mit
if you don't need the ESR zero
? (#ExplainLikeI ' m5) - @JinSnow Das wäre ein gutes Thema für eine neue Frage, anstatt zu versuchen, in den Kommentaren einer anderen Frage zu antworten. Z.B. " Was ist eine ESR-Null im Ausgangsfilter eines
„27a693e2e0″>
und welche Auswirkungen hat dies auf die Stabilität des Regelkreises? ". Möglicherweise finden Sie die Antwort sogar bei Google.
Antwort
Sie sollten einen Kondensator mit niedrigem ESR verwenden, wenn der erwartete Wärmeverlust von I ^ 2 R (Welligkeitsstrom, Quadrat) (mal ESR) ist zu viel Wärme für die Komponente.
Stromversorgungskondensatoren glätten die Gleichstromversorgung von Wechselstromquellen. Wenn die Wechselstromquelle eine niedrige Frequenz ist (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz …), sind die Kondensatoren physikalisch groß und können einen hohen ESR tolerieren (z. B. 1 Ohm für eine 1A-Versorgung mit einem 1000-uF-Filterkondensator). Dies liegt daran, dass ein Welligkeitsstrom von einem Ampere nur ein Watt Wärme erzeugt und ein großer 1000-uF-Kondensator (über einen Quadratzoll Oberfläche) diese Wärme abgeben kann.
Als die Schaltmodusversorgung auf 50 stieg kHz, und ein geeigneter idealer Kondensatorwert war (wieder für 1A Ausgang) ungefähr 2,2 uF, 1 Ohm ESR bedeutet, dass dieselbe 1 W in einen Kondensator von der Größe einer Erbse geleitet würde. Es würde fehlschlagen, weil es zu klein ist um ein Watt Wärme abzuleiten.
Das ist nicht die ganze Geschichte (es kann lokale Heizungs-Hotspots geben, selbst wenn die durchschnittliche Verlustleistung unterstützt wird), daher gibt es separate ESR- und Welligkeitsstromspezifikationen.
Der Kondensator-ESR außerhalb der Filterung der Gleichstromversorgung ist ebenfalls besorgniserregend, da es sich um eine unerwünschte Streuimpedanz handelt. Es kann als „Verlustfaktor“ oder „Verlustfaktor“ oder Q diskutiert werden und weist eine signifikante Frequenzabhängigkeit auf.
Antwort
Eine andere Situation, in der Sie einen Kondensator mit niedrigem ESR wünschen würden, besteht darin, dass in kleinen Bursts viel Strom verbraucht wird ( In diesem Fall begrenzt ein höherer ESR den maximal zu ziehenden Strom, wodurch die Ausgangsleistung und die Leistung der Schaltung begrenzt werden.
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