Khi nào tôi nên sử dụng tụ điện ESR thấp

Tôi đang ở giữa một thiết kế mới và tôi cần chọn đúng tụ điện.

Tác động của điện trở loạt tương đương (ESR) trong một tụ điện là gì?

Khi nào tôi nên sử dụng tụ điện ESR thấp?

Nếu ESR của tụ cao so với điện kháng của tụ ( ) ở tần số quan tâm, sau đó bạn có thể muốn có một tụ điện ESR thấp.$X_C= \frac{1}{2\pi fC}$

Yêu cầu đối với các tụ điện "ESR thấp" thường xuất hiện trong các bộ lọc đầu ra của các bộ nguồn chuyển đổi, trong đó tần số tương đối cao (kHz đến MHz). Nó ít quan trọng hơn trong các bộ lọc chính (bao gồm bộ lọc đầu vào của SMPS) trong đó chất điện phân công suất lớn có xu hướng có ESR nhỏ tương ứng để gợn 100Hz hoặc 120Hz không bị ảnh hưởng nhiều bởi ESR.

ESR cũng gây ra nhiệt , có thể rút ngắn đáng kể tuổi thọ của tụ điện điện phân (nửa đời cho mỗi lần tăng 10 ° C là một quy tắc).$I^2R$

Chúng cũng hữu ích trong việc xây dựng các nguồn cung cấp năng lượng tương tự tiếng ồn cực thấp, bởi vì phần ESR thấp có thể giảm tiếng ồn với ít giai đoạn lọc hơn khi bạn sử dụng chất điện phân polymer ESR chất lượng thấp thay vì thay thế.

ESR chỉ là những gì nó nói, điện trở nối tiếp với tụ điện của bạn.

ESR thấp rất quan trọng nếu có nhiều dòng điện gợn trong tụ điện của bạn. Dòng điện gợn RMS sẽ gây ra tổn thất nhiệt (I ^ 2R) trong tụ điện và điện áp gợn bổ sung.

Nó cũng sẽ ảnh hưởng đến đáp ứng tần số của tụ điện của bạn. Số không ESR được hình thành bởi mạch RC thực sự có thể giúp ổn định trong vòng điều khiển cung cấp điện, với chi phí của gợn đầu ra cao hơn.

Vì vậy, nếu ứng dụng của bạn có dòng điện gợn cao và bạn không cần ESR zero cho sự ổn định thì giới hạn ESR thấp sẽ có thể là hướng đi.

Nếu bạn đang tìm kiếm bộ lưu trữ năng lượng mà không có di / dt lớn thì chất điện phân công suất cao là phù hợp hơn.

Bạn nên sử dụng tụ điện ESR thấp khi mức mất nhiệt I ^ 2 R dự kiến ​​(dòng điện gợn, bình phương, nhân với ESR), quá nhiều nhiệt cho thành phần.

Tụ điện cung cấp gợn mịn trên nguồn DC được cung cấp từ các nguồn AC. Khi nguồn AC có tần số thấp (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz ...), các tụ điện có kích thước vật lý lớn và có thể chịu được ESR cao (như, 1 ohm đối với nguồn cung cấp 1A với tụ lọc 1000 uF). Đó là bởi vì dòng điện gợn một amp chỉ tạo ra một watt nhiệt và một tụ điện 1000uF lớn (trên một inch vuông) có thể tỏa nhiệt đó.

Khi nguồn cung cấp công tắc chuyển lên tới 50 kHz và giá trị tụ điện lý tưởng phù hợp là (một lần nữa cho đầu ra 1A) khoảng 2,2 uF, ESR 1 ohm có nghĩa là 1W sẽ được đổ vào một tụ điện có kích thước bằng hạt đậu. Nó thất bại, vì nó quá nhỏ để tiêu tan một watt nhiệt.

Đó không phải là câu chuyện đầy đủ (có thể có "điểm nóng" cục bộ ngay cả khi độ phân tán trung bình có vẻ hỗ trợ), do đó, có các thông số kỹ thuật hiện tại của ESR và Ripple.

Tụ điện ESR, bên ngoài bộ lọc cung cấp điện DC, cũng đáng quan tâm vì đây là trở kháng đi lạc không mong muốn. Nó có thể được thảo luận là "hệ số tiêu tán", hoặc "tiếp tuyến mất" hoặc Q và có sự phụ thuộc tần số đáng kể.

Một tình huống khác mà bạn muốn có một tụ điện ESR thấp là khi có rất nhiều sự thu hút hiện tại trong các vụ nổ nhỏ (như bộ khuếch đại loa trầm phụ). Trong trường hợp như vậy, ESR cao hơn sẽ giới hạn dòng tối đa có thể được rút ra do đó hạn chế công suất và hiệu suất của mạch.