¿Cuándo debo usar un capacitor de ESR bajo?

Si la ESR del capacitor es alta en relación con la reactancia del capacitor (\ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $) en las frecuencias de interés, entonces es posible que desee un nivel más bajo. Condensador ESR.

El requisito de los condensadores de "bajo ESR" normalmente surge en los filtros de salida de las fuentes de alimentación de conmutación, donde la frecuencia es relativamente alta (kHz a MHz). Es menos importante en los filtros de red (incluido el filtro de entrada de un SMPS) donde un electrolítico de gran capacidad tiende a tener un ESR proporcionalmente pequeño, de modo que la ondulación de 100Hz o 120Hz no se ve afectada en gran medida por el ESR.

ESR también causa \ $ I ^ 2R \ $ calentamiento, lo que puede acortar drásticamente la vida útil de los condensadores electrolíticos (la vida media de cada 10 ° C es una regla de oro).

También son útiles para crear fuentes de alimentación analógicas de ruido ultra bajo, porque la parte de ESR baja puede reducir el ruido con menos etapas de filtro cuando se utiliza un electrolítico de polímero de baja ESR de alta calidad en lugar de alternativas.

ESR es justo lo que dice, resistencia en serie con su condensador.

La ESR baja es importante si hay mucha corriente de rizado en el condensador. La corriente de ondulación RMS causará pérdidas de calentamiento (I ^ 2R) en el condensador y un voltaje de ondulación adicional.

También afectará la respuesta de frecuencia de su condensador. El cero de ESR formado por el circuito RC puede realmente ayudar a la estabilidad en un circuito de control de la fuente de alimentación, a costa de una mayor ondulación de salida.

Entonces, si su aplicación tiene una alta corriente de rizado y no necesita el ESR cero para la estabilidad, entonces es probable que tenga un límite de ESR bajo.

Si está buscando un almacenamiento de energía sin di / dt grande, entonces es más apropiado un electrolítico de alta capacidad.

Debe usar un condensador de ESR bajo cuando la pérdida de calor I ^ 2 R esperada (corriente de ondulación, cuadrada, multiplicada por el ESR) es demasiado calor para el componente.

Condensadores de fuente de alimentación lisos ondulación en la alimentación de CC suministrada desde fuentes de CA. Cuando la fuente de CA es baja frecuencia (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz ...) los condensadores están físicamente grande, y podría tolerar una ESR alta (como, 1 ohm para una fuente de 1A con un condensador de filtro de 1000 uF). Eso es porque una corriente de rizado de un amperio solo creó un vatio de calor, y una gran superficie de 1000uF (sobre una pulgada cuadrada de superficie) Condensador puede arrojar ese calor.

Cuando los suministros de modo conmutado aumentaron a 50 kHz y un valor de condensador ideal adecuado era (de nuevo para la salida de 1A) aproximadamente 2.2 uF, 1 ohm. ESR significa que se descargaría el mismo 1W Un condensador del tamaño de un guisante. Fallaría, porque es demasiado pequeño para disipar un vatio de calor.

Esa no es la historia completa (puede haber 'puntos calientes' de calefacción local incluso si el la disipación promedio parece soportable), por lo que hay especificaciones ESR separadas y de corriente de rizado.

El condensador ESR, fuera del filtrado de la fuente de alimentación de CC, también es motivo de preocupación porque Es una impedancia perdida no deseada. Puede ser discutido como 'factor de disipación', o 'tangente de pérdida', o Q, y tiene una dependencia de frecuencia significativa.

Otra situación en la que desearía un condensador de ESR bajo es cuando hay una gran cantidad de consumo de corriente en pequeñas ráfagas (como un amplificador de altavoz de subgraves). En tal caso, un ESR más alto limitará la corriente máxima que se puede extraer y, por lo tanto, limitará la potencia de salida y el rendimiento del circuito.