ESR del condensador de cerámica

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He estado investigando un poco sobre los condensadores de cerámica, ya que necesito uno para la salida de mi convertidor buck síncrono. Y como es muy común que la ESR no se incluya directamente en las hojas de datos, debemos calcularla nosotros mismos mediante el valor del Factor de disipación dado a una cierta frecuencia (normalmente 120 Hz) para un cierto valor de capacitancia.

$$ ESR = \ dfrac {D \ cdot F} {2 \ pi f C} $$

Por ejemplo, si tengo este condensador de cerámica puedo calcular el ESR como

$$ \ dfrac {0.05} {2 \ pi \ cdot 120 \ cdot 470 \ mu F} = 141m \ Omega $$

(página 1 de la hoja de datos, calculando para un límite de 470uF).

Ahora mi pregunta es, ¿qué sucede si uso este capacitor en mi circuito a 100 kHz? Su ESR debería disminuir, ¿no? Como creo, la ESR debería disminuir al aumentar la frecuencia. Pero el factor de disipación aumenta con el aumento de la frecuencia también. Entonces, ¿cómo se puede estimar el ESR del capacitor a una alta frecuencia? Como no hay una relación gráfica de Frecuencia vs ESR O Frecuencia vs DF que se da en la Hojas de datos (He pasado por casi 100s de hojas de datos). Entonces, ¿hay alguna manera por la cual pueda estimar el ESR de este capacitor a una frecuencia mayor de 100 kHz?

En realidad, estaré cargando mi celda de batería con la ayuda de mi convertidor buck y necesito que el ESR del condensador sea inferior a 10mOhms, porque ese es mi ESR de la celda de la batería (mencionada en la hoja de datos), por lo que estoy tratando de buscar un capacitor cerámico con un ESR más bajo que este, para minimizar la fluctuación de voltaje en la salida.

Tus comentarios útiles serían apreciados.

¡Gracias!

    
pregunta yiipmann

4 respuestas

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Si está utilizando ese condensador a 100 kHz, podría interesarme su inductancia de la serie ESL: es una pieza con plomo y es bastante grande, lo que puede afectar la resistencia y provocarle horribles problemas de resonancia: -

Estaríabuscandouncondensadorquefueespecificadomáscompletamenteyseríamásprobablequefueraunelectrolíticoradial.Tambiénconsideraríalosbeneficiosdetenerloenparaleloconuncapacitorcerámicode1uFytalvezde100nF;estetipodedispositivosgeneralmenteestánbastantebienespecificadosparalasaltasfrecuencias.

Miconsejoesencontrarunasoluciónmásapropiada.

  

Ahoramipreguntaes,¿quépasasiestoyusandoestecondensadorenmicircuitoen  100kHz?SuESRdeberíadisminuir,¿verdad?

No,elfactordedisipaciónseaplicaaunafrecuenciaespecífica:nopuedesimplementecalcularlaESRenF1yesperarqueseconviertaenunvalordiferenteenF2. Wiki nos dice: -

  

DF variará dependiendo del material dieléctrico y la frecuencia de   Las señales eléctricas.

    
respondido por el Andy aka
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Aunque la ESR no siempre se da, a menudo es fácil de encontrar en un sitio web de mejores fabricantes. Muchos tienen herramientas en línea o descargables que le mostrarán toda la información que pueda desear sobre un límite. Con el aumento de la necesidad de simular PDN para tableros de uso diario, las personas han estado demandando exactamente este tipo de información.

Por ejemplo, eche un vistazo a herramienta de simsurfing de Murata

Por supuesto, es gratis y todo lo que hace es seleccionar un condensador de la lista y, entre otras cosas, puede ver la gráfica de ESR y la impedancia frente a la frecuencia. Si está simulando, es fácil extraer un modelo RLC simple de los datos.

    
respondido por el Some Hardware Guy
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La ecuación de ESR funciona siempre que se encuentre por debajo de la frecuencia de resonancia del límite. Si observa la curva de "muesca" de impedancia, la ESR debería disminuir hasta el punto donde la tapa está en su punto de resonancia, después de lo cual verá que la ESL parásita comienza a hacerse más pronunciada. Aquí es donde la ecuación anterior es incompleta (a la frecuencia de resonancia y superior).

    
respondido por el cowboydan
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Sé que esta pregunta muy antigua tiene la mejor respuesta por some hardware guy . Termino aquí porque estaba buscando la misma pregunta. Realmente intentaré lo que some hardware guy ha sugerido y creo que es la mejor manera de asegurarse de que su capacitor funcione para su aplicación específica.

Sin embargo, descubrí una nota muy interesante de Richard Fiore (38 years of experience in RF engineering) . La nota dice:

  

ESR se expresa normalmente en miliohms a frecuencias específicas por la mayoría de los fabricantes. Los estándares más utilizados como guía son EIA RS483 y MIL-C-55681. Las mediciones se realizan en varias frecuencias entre 30 MHz y 1 GHz. Por lo tanto, es necesario considerar el valor de ESR en su frecuencia de diseño específica. Si, por ejemplo, está diseñando para una aplicación inalámbrica de 900 MHz y el ESR se especifica a 150 MHz, el ESR a 900 MHz puede calcularse multiplicando el ESR especificado a 150 MHz por √ 900/150. Esta relación se comporta bien en RF y explica el "efecto de piel". El ESR es el elemento principal de pérdida del condensador y se utiliza para determinar la pérdida de potencia, es decir; P = I² * ESR.

Según él, el ESR aumenta con la frecuencia (incluso yo solía pensar eso). Sin embargo, en caso de que no tenga acceso a herramientas o gráficos del fabricante, creo que consideraré su fórmula para calcular la ESR en la frecuencia deseada.

    
respondido por el abhiarora

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