Kapan saya harus menggunakan kapasitor ESR rendah

Saya di tengah-tengah desain baru dan saya harus memilih kapasitor yang tepat.

Apa dampak resistansi seri ekivalen (ESR) dalam kapasitor?

Kapan saya harus menggunakan kapasitor ESR rendah?

Jika ESR dari kapasitor tinggi relatif terhadap reaktansi kapasitor ( ) pada frekuensi yang diinginkan, maka Anda mungkin menginginkan kapasitor ESR yang lebih rendah.$X_C= \frac{1}{2\pi fC}$

Persyaratan untuk kapasitor "ESR rendah" biasanya muncul dalam filter keluaran catu daya switching, di mana frekuensinya relatif tinggi (kHz ke MHz). Ini kurang penting dalam filter listrik (termasuk filter input dari SMPS) di mana elektrolit berkapasitas besar cenderung memiliki ESR yang kecil secara proporsional sehingga riak 100Hz atau 120Hz tidak terlalu terpengaruh oleh ESR.

ESR juga menyebabkan pemanasan , yang secara dramatis dapat mempersingkat masa pakai kapasitor elektrolit (waktu paruh untuk setiap kenaikan 10 ° C adalah hal yang mudah).$I^2R$

Mereka juga berguna dalam membangun catu daya analog ultra-noise rendah, karena bagian ESR rendah dapat mengurangi kebisingan dengan lebih sedikit tahapan filter ketika Anda menggunakan elektrolit polimer ESR rendah berkualitas tinggi daripada alternatif.

ESR adalah apa yang dikatakannya, resistansi secara seri dengan kapasitor Anda.

ESR rendah adalah penting jika ada banyak arus riak di kapasitor Anda. Arus riak RMS akan menyebabkan kerugian pemanasan (I ^ 2R) pada kapasitor, dan tambahan tegangan riak.

Ini juga akan memengaruhi respons frekuensi kapasitor Anda. ESR nol yang dibentuk oleh sirkuit RC sebenarnya dapat membantu stabilitas dalam loop kontrol catu daya, dengan mengorbankan riak keluaran yang lebih tinggi.

Jadi jika aplikasi Anda memiliki arus riak tinggi dan Anda tidak memerlukan ESR nol untuk stabilitas, maka tutup ESR yang rendah kemungkinan akan menjadi cara untuk melakukannya.

Jika Anda mencari penyimpanan energi tanpa di / dt besar maka elektrolit kapasitas tinggi lebih tepat.

Anda harus menggunakan kapasitor ESR rendah ketika kehilangan panas I ^ 2R yang diharapkan (arus riak, kuadrat, dikali ESR), terlalu panas untuk komponen.

Kapasitor catu daya memperlancar riak pada daya DC yang dipasok dari sumber AC. Ketika sumber AC frekuensi rendah (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz ...) kapasitor secara fisik besar, dan dapat mentolerir ESR tinggi (seperti, 1 ohm untuk pasokan 1A dengan kapasitor filter 1000 uF). Itu karena arus riak satu amp hanya menciptakan satu watt panas, dan besar (lebih dari satu inci persegi luas permukaan) 1000uF kapasitor dapat melepaskan panas itu.

Ketika pasokan switchmode naik hingga 50 kHz, dan nilai kapasitor ideal yang cocok (lagi untuk output 1A) sekitar 2,2 uF, ESR 1 ohm berarti bahwa 1W yang sama akan dibuang ke kapasitor seukuran kacang polong. Itu akan gagal, karena terlalu kecil untuk menghilangkan satu watt panas.

Itu bukan cerita lengkap (mungkin ada 'hot spot' pemanas lokal bahkan jika disipasi rata-rata tampaknya didukung), jadi ada ESR terpisah dan spesifikasi riak saat ini.

ESR kapasitor, di luar penyaringan catu daya DC, juga menjadi perhatian karena merupakan impedansi liar yang tidak diinginkan. Ini dapat didiskusikan sebagai 'faktor disipasi', atau 'kehilangan garis singgung', atau Q, dan memiliki ketergantungan frekuensi yang signifikan.

Situasi lain di mana Anda ingin kapasitor ESR rendah adalah ketika ada banyak arus menarik dalam semburan kecil (seperti amplifier sub-woofer). Dalam kasus seperti itu ESR yang lebih tinggi akan membatasi arus maksimum yang dapat ditarik sehingga membatasi output daya dan kinerja rangkaian.