Quando devo usar um capacitor ESR baixo

Estou no meio de um novo design e preciso escolher o capacitor certo.

Qual é o impacto da resistência em série equivalente (ESR) em um capacitor?

Quando devo usar um capacitor ESR baixo?

Se a ESR do capacitor for alta em relação à reatância do capacitor ( ) nas frequências de interesse, convém um capacitor ESR mais baixo.$X_C= \frac{1}{2\pi fC}$

O requisito para capacitores "baixo ESR" normalmente surge nos filtros de saída das fontes de alimentação chaveadas, onde a frequência é relativamente alta (kHz a MHz). É menos importante em filtros principais (incluindo o filtro de entrada de um SMPS), onde um eletrolítico de grande capacidade tende a ter um ESR proporcionalmente pequeno, de modo que a ondulação de 100Hz ou 120Hz não seja muito afetada pelo ESR.

A ESR também causa aquecimento , o que pode reduzir drasticamente a vida útil dos capacitores eletrolíticos (meia-vida a cada aumento de 10 ° C é uma regra prática).$I^2R$

Eles também são úteis na construção de fontes de alimentação analógicas com ruído ultrabaixo, porque a parte de ESR baixa pode reduzir o ruído com menos estágios de filtro quando você usa um polímero eletrolítico de polímero de baixa ESR de alta qualidade em vez de alternativas.

ESR é exatamente o que diz, resistência em série com seu capacitor.

A baixa VHS é importante se houver muita corrente de ondulação no seu capacitor. A corrente de ondulação RMS causará perdas de aquecimento (I ^ 2R) no capacitor e tensão de ondulação adicional.

Isso também afetará a resposta de frequência do seu capacitor. O zero ESR formado pelo circuito RC pode realmente ajudar a estabilidade em um circuito de controle da fonte de alimentação, às custas de uma maior ondulação na saída.

Portanto, se o seu aplicativo tiver alta corrente de ondulação e você não precisar do zero de ESR para estabilidade, um limite baixo de ESR provavelmente será o caminho a percorrer.

Se você está procurando armazenamento de energia sem grandes di / dt, um eletrolítico de alta capacidade é mais apropriado.

Você deve usar um capacitor de ESR baixo quando a perda de calor I ^ 2 R esperada (corrente de ondulação, ao quadrado, vezes a ESR) for muito calor para o componente.

Os capacitores da fonte de alimentação suavizam a ondulação na energia CC fornecida por fontes CA. Quando a fonte de CA é de baixa frequência (50 Hz, 60 Hz, 120 Hz ...), os capacitores são fisicamente grandes e podem tolerar ESR alto (como 1 ohm para uma fonte 1A com um capacitor de filtro de 1000 uF). Isso ocorre porque uma corrente de um amplificador cria apenas um watt de calor e um capacitor grande (com mais de uma polegada quadrada de superfície) de 1000uF pode liberar esse calor.

Quando os suprimentos do modo de comutação subiam para 50 kHz, e um valor ideal do capacitor ideal era (novamente para saída 1A) cerca de 2,2 uF, 1 ohm ESR significa que o mesmo 1W seria despejado em um capacitor do tamanho de uma ervilha. Falharia, porque é muito pequeno para dissipar um watt de calor.

Essa não é a história completa (pode haver 'pontos quentes' de aquecimento local, mesmo que a dissipação média pareça suportável); portanto, existem especificações diferentes de ESR e de ondulação atuais.

A ESR do capacitor, fora da filtragem da fonte de alimentação CC, também é preocupante porque é uma impedância indesejada. Pode ser discutido como 'fator de dissipação' ou 'tangente de perda' ou Q e ter dependência de frequência significativa.

Outra situação em que você deseja um capacitor ESR baixo é quando há muita corrente consumida em pequenas rajadas (como um amplificador de subwoofer). Nesse caso, uma ESR mais alta limitará a corrente máxima que pode ser consumida, limitando a saída de potência e o desempenho do circuito.