Когда я должен использовать конденсатор с низким ESR

Я нахожусь в середине нового дизайна, и мне нужно выбрать правильный конденсатор.

Каково влияние эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) в конденсаторе?

Когда я должен использовать конденсатор с низким ESR?

Если ESR конденсатора высокое по отношению к реактивному сопротивлению конденсатора ( ) на интересующих частотах, то вам может потребоваться конденсатор с низким ESR.$X_C= \frac{1}{2\pi fC}$

Требование к конденсаторам с низким ESR обычно возникает в выходных фильтрах импульсных источников питания, где частота относительно высока (от кГц до МГц). Это менее важно в сетевых фильтрах (включая входной фильтр SMPS), где электролитический электролит большой емкости имеет тенденцию иметь пропорционально малое ESR, так что ESR не сильно влияет на пульсации 100 Гц или 120 Гц.

ESR также вызывает нагрев , что может значительно сократить срок службы электролитических конденсаторов (период полураспада на каждые 10 ° C является большим правилом).$I^2R$

Они также полезны при создании аналоговых источников питания со сверхнизким уровнем шума, потому что часть с низким ESR может уменьшить шум с меньшим количеством ступеней фильтра, когда вы используете высококачественный полимерный электролит с низким ESR, а не альтернативы.

ESR - это то, что он говорит, сопротивление последовательно с вашим конденсатором.

Низкий ESR важен, если в вашем конденсаторе много пульсирующего тока. Среднеквадратичное значение пульсационного тока вызовет потери (I ^ 2R) в конденсаторе и дополнительное пульсирующее напряжение.

Это также повлияет на частотную характеристику вашего конденсатора. Ноль ESR, формируемый RC-цепью, может фактически способствовать стабильности в контуре управления питанием за счет более высокой пульсации выходного сигнала.

Таким образом, если ваше приложение имеет высокий ток пульсации, и вам не нужен нулевой ESR для стабильности, то, вероятно, следует использовать низкий предел ESR.

Если вы ищете для накопления энергии без большого D / DT, то электролит высокой емкости является более подходящим.

Вы должны использовать конденсатор с низким ESR, когда ожидаемая тепловая потеря I ^ 2 R (пульсирующий ток, квадрат, умноженная на ESR) слишком велика для компонента.

Конденсаторы блока питания сглаживают пульсации от питания постоянного тока от источников переменного тока. Когда источник переменного тока имеет низкую частоту (50 Гц, 60 Гц, 120 Гц ...), конденсаторы физически большие и могут выдерживать высокие значения ESR (например, 1 Ом для источника питания 1 А с конденсатором фильтра 1000 мкФ). Это связано с тем, что пульсирующий ток в один ампер создает только один ватт тепла, а большой (более квадратного дюйма площади поверхности) конденсатор емкостью 1000 мкФ может выделять это тепло.

Когда источники питания переключаются до 50 кГц, и подходящее значение идеального конденсатора было (опять же для выхода 1 А) около 2,2 мкФ, 1 Ом ESR означает, что те же самые 1 Вт будут сброшены в конденсатор размером с горошину. Он потерпит неудачу, потому что он слишком мал, чтобы рассеивать один ватт тепла.

Это не полная история (могут существовать «горячие точки» локального отопления, даже если среднее рассеивание кажется приемлемым), поэтому существуют отдельные спецификации ESR и тока пульсации.

Конденсатор ESR вне фильтрации источника постоянного тока также вызывает беспокойство, поскольку он является нежелательным паразитным сопротивлением. Это может обсуждаться как «коэффициент рассеяния», или «тангенс потерь», или Q, и иметь значительную частотную зависимость.

Другая ситуация, когда вам нужен конденсатор с низким ЭПР, - это сильное потребление тока небольшими импульсами (например, усилитель сабвуфера). В таком случае более высокое ESR будет ограничивать максимальный ток, который может потребляться, следовательно, ограничивая выходную мощность и производительность схемы.