Cara menemukan ESR kapasitor

28

Saya sedang membangun sirkuit catu daya, dan regulator switching ( L4963 ) membutuhkan kapasitor output ESR rendah . Kapasitor yang dimaksud adalah C3 dari sirkuit papan evaluasi.

Gambar 26 dari lembar data STMicro L4963

Apa artinya "rendah"? Seberapa rendah?

Juga, bagaimana cara menemukan atau menghitung ESR untuk kapasitor yang datasheet-nya tidak memiliki parameter yang disebut ESR?

Robert
sumber
1
Tautan ke lembar data IC yang Anda gunakan rusak.
Connor Wolf
Regulator switching yang dimaksud tampaknya adalah "L4963 [D]", dengan tepat satu hasil Google di tautan yang tepat. Tautan saat ini ada di sini .
user2943160
Tutup keramik memiliki ESR jauh lebih rendah daripada tutup aluminium "ESR rendah", sehingga lembar data mereka bahkan tidak repot mencantumkannya.
TimH - mengembalikan Monica

Jawaban:

18

Jika lembar data hanya mengatakan 'ESR rendah' ​​tanpa menentukan nilai, Anda biasanya baik-baik saja dengan gaya kapasitor apa pun dengan ESR yang relatif rendah. Semua ini benar-benar berarti bahwa Anda harus menghindari kapasitor elektrolit aluminium unrated murah, karena ESR mereka sangat tinggi dan dapat beberapa ohm.

Dalam hal ini ia menginginkan kapasitor 'ESR rendah' ​​untuk kapasitor keluaran 1000 μF. Saya tidak berpikir saya pernah melihat kapasitor keramik 1000 μF dan kapasitor tantalum 1000 μF mungkin berharga US $ 50, jadi Anda harus melacak kapasitor aluminium ESR rendah untuk aplikasi ini. Riak output akan berkurang secara linear dengan ESR dari kapasitor, jadi lebih rendah lebih baik hingga berapa pun harga yang ingin Anda bayar.

Sebagai tambahan, itu adalah kapasitansi output yang sangat tinggi diperlukan untuk regulator switching dalam rentang tegangan itu. Anda mungkin ingin melihat-lihat regulator yang memenuhi kebutuhan Anda, tetapi stabil tanpa persyaratan seperti itu. Jangan salah paham, biasanya semakin besar kapasitansinya, tetapi 1000 µf benar-benar tinggi untuk catu daya 1,5 A.

Menandai
sumber
8
Saya perhatikan bahwa pada papan evaluasi, mereka menggunakan elektrolit 40V 1000uF (mengklaim 'ESR rendah') dan sejajar dengan tutup film ESR rendah 1uF. Menempatkan topi secara paralel akan menghasilkan resistansi yang lebih kecil dari resistansi terkecil dan kapasitansi lebih tinggi dari kapasitansi tertinggi. Saya setuju bahwa 1.000 uF konyol.
Kevin Vermeer
5
tutup secara paralel juga akan melakukan pekerjaan menyerap frekuensi transien yang lebih tinggi.
Kortuk
8

Ini 'seri perlawanan setara', dan agak tergantung pada frekuensi. Pada dasarnya itu adalah resistensi biasa yang tidak dapat dihindari yang datang bersama dengan kapasitor.

ESR yang lebih rendah berarti kapasitor lebih seperti elemen rangkaian yang ideal. Perlawanan hanya menghilangkan daya, yang menghasilkan panas, yang umumnya tidak baik untuk kapasitor, terutama elektrolitik.

Hanya berspekulasi sekarang - Pada lembar data yang Anda tautkan, parameter yang menonjol terlihat seperti 'garis singgung sudut kehilangan'. Jika seseorang mengasumsikan bahwa 'kehilangan sudut' adalah sudut menjauh dari reaktansi kapasitif murni, maka garis singgung dari sudut itu akan menjadi resistansi seri dibagi dengan reaktansi kapasitif, dalam hal ini angka ini menjadi rendah akan menyiratkan ESR menjadi rendah.

JustJeff
sumber
1
Saya percaya topi khas sebenarnya berperilaku sebagai sekelompok topi secara paralel, masing-masing dengan ESR berbeda. Pada frekuensi tertentu, "tutup sebagian" dengan ESR yang lebih tinggi tidak akan membebani dan melepaskan sebanyak yang dengan ESR yang lebih kecil, dan karenanya mereka akan lebih sedikit berperan dalam perilaku sirkuit; efek ini akan lebih terasa pada frekuensi yang lebih tinggi. Dalam elektrolitik aksial, ESR dari "tutup parsial" akan sangat mirip; dalam tutup radial, ESR dari bagian yang lebih dekat dengan timah akan jauh lebih rendah daripada yang lebih jauh.
supercat
1
Untuk banyak aplikasi catu daya, tutup dengan ESR yang tidak seragam mungkin lebih disukai daripada yang memiliki ESR yang seragam. Untuk hal-hal seperti kopling audio dan aplikasi penyaringan, kebalikannya mungkin benar.
supercat
6

Sejauh nomor akan pergi: Tutup ESR rendah untuk switcher biasanya harus tidak lebih dari 10 mOhm.

zebonaut
sumber
6

Bagaimana "rendah" tergantung pada efisiensi dan keandalan yang Anda coba capai. Untuk kapasitor ESR rendah, pabrikan akan memasok nilainya.

Cari Nichicon kapasitor ESR rendah dan Anda akan menemukan bagian-bagian yang memiliki ESR rendah. Seri VR bukan kapasitor resistansi seri rendah. Seri PM adalah dan ESR ditentukan dalam lembar data. Nichicon (yang membuat kapasitor luar biasa) mungkin memiliki beberapa seri yang lebih baru.

ESR sangat penting untuk kehidupan kapasitor karena karena ESR meningkatkan suhu kapasitor akan meningkat yang akan menurunkan masa pakainya.

jluciani
sumber
5

ESR bergantung pada frekuensi dan suhu. Sebagian besar lembar data akan mencantumkan ESR untuk sejumlah frekuensi diskrit, yang mungkin atau mungkin bukan frekuensi switching Anda.

Jika Anda memiliki LCR meter, Anda dapat menghubungkan kapasitor dan mengatur frekuensi dan mengukur ESR.

Ini penting untuk menghitung kerugian termal di dalam kapasitor Anda. Itu kembali ke hukum Ohm ; untuk frekuensi switching Anda, ada ESR, yang merupakan R, dan Anda memiliki arus yang mengalir masuk dan keluar dari kapasitor, yaitu I. Kuadratkan dan kalikan dengan R dan Anda memiliki kehilangan daya di dalam kapasitor. Lembar data kapasitor juga akan menyatakan ketahanan termalnya, sehingga Anda dapat memperkirakan suhu tempat Anda menjalankan kapasitor. Pilih peringkat suhu yang sesuai untuk aplikasi Anda.

smashtastic
sumber
5
1 karena memang benar bahwa cara terbaik untuk mengetahui tentang ESR dari kapasitor tertentu akan menjadi pengukuran dengan LCR meter. Yang bodoh adalah bahwa hanya ESR meter yang sangat mahal yang bekerja dengan baik dengan semua jenis kapasitor elektrolitik. Nilai lembar data sangat (!) Kasar dan cenderung hanya mencantumkan nilai ESR yang Anda dapatkan saat semua keadaan ekstrem bermain melawan kapasitor. Hal yang sama berlaku untuk memperoleh ESR dari tan (delta), pada frekuensi tertentu. Anda biasanya akan mendapatkan nilai yang terlalu tinggi. Parameter terbaik dari datasheet adalah I_rms => Semakin tinggi Irms, semakin rendah ESR.
zebonaut
komentar yang baik tentang Irms
smashtastic
Menganggap ESR meter akan dapat mengukur nilai resistansi nilai rendah dengan akurasi apa pun.
Peter Mortensen
4

Dalam hal ini saya pikir ESR rendah diperlukan untuk mendapatkan riak rendah pada tegangan output.

Arus melalui induktor akan memiliki beberapa riak, dan dengan asumsi arus keluaran konstan kapasitor harus menyerap atau memasok perbedaan ke output. Lipat gandakan arus riak ini dengan ESR dan Anda mendapatkan tegangan riak.

Anda dapat mengukur ESR dengan mengisi dan menggunakan kapasitor dengan arus yang relatif tinggi yang diaktifkan oleh generator fungsi, dan kemudian mengukur tegangan riak dengan osiloskop.

Saya telah melihat 170 mOhm dalam praktik untuk kapasitor elektrolit SMD ESR rendah. Jika saya ingat benar perbedaan tegangan adalah 0,5V sehingga riak saat ini pasti 3A (dibatasi oleh catu daya).

starblue
sumber
-2

ESR adalah variasi tahanan pada beban berbeda (arus) dan muatan paksa (kurva arus / frekuensi). dengan demikian dengan dua atau tiga siklus pengisian / pengosongan (lebih baik) dan sudut-delta dari variasi kapasitor "resistansi" Anda dapat dengan mudah memperoleh resistansi internal relatif. dengan demikian menentukan koefisien yang disebut ESR yang merupakan resistansi Z pada kelipatan siklus kecepatan pengisian / pengosongan ...

Lyx
sumber