ฉันควรใช้ตัวเก็บประจุ ESR ต่ำเมื่อใด

ฉันอยู่ในช่วงกลางของการออกแบบใหม่และฉันจำเป็นต้องเลือกตัวเก็บประจุที่เหมาะสม

ผลกระทบของความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ในตัวเก็บประจุคืออะไร?

ฉันควรใช้ตัวเก็บประจุ ESR ต่ำเมื่อใด

หาก ESR ของตัวเก็บประจุสูงเมื่อเทียบกับปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุ ( ) ที่ความถี่ที่น่าสนใจจากนั้นคุณอาจต้องการตัวเก็บประจุ ESR ต่ำ$X_C= \frac{1}{2\pi fC}$

ข้อกำหนดสำหรับตัวเก็บประจุ "ต่ำ ESR" มักเกิดขึ้นในตัวกรองเอาท์พุทของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งซึ่งความถี่ค่อนข้างสูง (kHz ถึง MHz) มันมีความสำคัญน้อยกว่าในตัวกรองไฟหลัก (รวมถึงตัวกรองอินพุตของ SMPS) ที่อิเล็กโทรไลต์ความจุขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะมี ESR ขนาดเล็กตามสัดส่วนเพื่อให้ระลอก 100Hz หรือ 120Hz ไม่ได้รับผลกระทบอย่างมากจาก ESR

ESR ยังทำให้เกิดความร้อนซึ่งสามารถลดอายุการใช้งานของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า (ครึ่งชีวิตสำหรับการเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 ° C เป็นกฎง่ายๆ)$I^2R$

พวกมันยังมีประโยชน์ในการสร้างแหล่งจ่ายไฟอะนาล็อกสัญญาณรบกวนต่ำพิเศษเนื่องจากส่วน ESR ต่ำสามารถลดเสียงรบกวนด้วยขั้นตอนการกรองน้อยลงเมื่อคุณใช้พอลิเมอร์ ESR ต่ำคุณภาพสูงแทนที่จะเป็นทางเลือก

ESR เป็นเพียงสิ่งที่กล่าวความต้านทานในชุดกับตัวเก็บประจุของคุณ

ESR ต่ำเป็นสิ่งสำคัญหากมีกระแสไฟกระเพื่อมมากมายในตัวเก็บประจุของคุณ กระแสระลอก RMS จะทำให้สูญเสียความร้อน (I ^ 2R) ในตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้าระลอกเพิ่มเติม

มันจะส่งผลกระทบต่อการตอบสนองความถี่ของตัวเก็บประจุของคุณ ศูนย์ ESR ที่เกิดขึ้นจากวงจร RC สามารถช่วยเสถียรภาพในการควบคุมแหล่งจ่ายไฟได้จริง

ดังนั้นหากแอปพลิเคชันของคุณมีกระแสไฟกระเพื่อมสูงและคุณไม่จำเป็นต้องมีศูนย์ ESR เพื่อความเสถียรแล้ว ESR ที่ต่ำอาจเป็นหนทางไป

หากคุณกำลังมองหาที่เก็บพลังงานโดยไม่มี di / dt ขนาดใหญ่แสดงว่า electrolytic ความจุสูงเหมาะสมกว่า

คุณควรใช้ตัวเก็บประจุ ESR ต่ำเมื่อความร้อนสูญเสีย I ^ 2 R (กระแสกระเพื่อม, กำลังสอง, คูณ ESR) คือความร้อนมากเกินไปสำหรับส่วนประกอบ

ตัวเก็บประจุพาวเวอร์ซัพพลายระลอกคลื่นเรียบบนไฟ DC ที่จ่ายจากแหล่งจ่ายไฟ AC เมื่อแหล่งจ่ายไฟ AC มีความถี่ต่ำ (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz ... ) ตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่และสามารถทนต่อ ESR สูง (เช่น 1 โอห์มสำหรับแหล่งจ่าย 1A ที่มีตัวเก็บประจุตัวกรอง 1,000 uF) นั่นเป็นเพราะกระแสระลอกหนึ่งแอมป์สร้างความร้อนเพียงหนึ่งวัตต์และตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ (มากกว่าหนึ่งตารางนิ้วของพื้นที่ผิว) 1,000uF สามารถระบายความร้อนนั้นได้

เมื่อสวิทช์โหมดการส่งสูงถึง 50 kHz และค่าตัวเก็บประจุในอุดมคติที่เหมาะสมคือ (อีกครั้งสำหรับเอาต์พุต 1A) ประมาณ 2.2 ยูเอฟ, ESR 1 โอห์มหมายความว่า 1W เดียวกันจะถูกเทลงในตัวเก็บประจุขนาดของถั่ว มันจะล้มเหลวเพราะมันเล็กเกินไปที่จะกระจายความร้อนหนึ่งวัตต์

นั่นไม่ใช่เรื่องเต็ม (อาจมี 'ฮอตสปอต' ในพื้นที่ร้อนแม้ว่าการกระจายโดยเฉลี่ยดูเหมือนจะสนับสนุน) ดังนั้นจึงมี ESR แยกต่างหากและข้อกำหนดปัจจุบันของระลอกคลื่น

ตัวเก็บประจุ ESR นอกตัวกรองแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นสิ่งที่ต้องกังวลเช่นกันเพราะเป็นความต้านทานที่ไม่ต้องการทางจรจัด มันอาจจะกล่าวถึงเป็น 'ปัจจัยการกระจาย' หรือ 'การสูญเสียสัมผัส' หรือ Q และมีการพึ่งพาความถี่ที่สำคัญ

อีกสถานการณ์ที่คุณต้องการตัวเก็บประจุ ESR ต่ำคือเมื่อมีจำนวนมากในปัจจุบันในการระเบิดขนาดเล็ก (เช่นเครื่องขยายเสียงซับวูฟเฟอร์) ในกรณีเช่นนี้ ESR ที่สูงขึ้นจะ จำกัด กระแสสูงสุดที่สามารถวาดได้ดังนั้นจึง จำกัด การจ่ายกำลังไฟและประสิทธิภาพของวงจร