So finden Sie den ESR eines Kondensators

Ich baue eine Stromversorgungsschaltung auf, und der Schaltregler ( L4963 ) erfordert einen Ausgangskondensator mit niedrigem ESR . Der betreffende Kondensator ist C3 der Auswertungsplatine.

Was bedeutet "niedrig"? Wie niedrig?

Wie finde oder berechne ich den ESR für einen Kondensator, dessen Datenblatt keinen Parameter namens ESR enthält?

Wenn in einem Datenblatt nur "niedriger ESR" ohne Angabe eines Werts angegeben ist, ist in der Regel jede Art von Kondensator mit einem relativ niedrigen ESR in Ordnung. All dies bedeutet wirklich, dass Sie billige Elektrolytkondensatoren aus nicht bewertetem Aluminium vermeiden sollten, da deren ESR furchtbar hoch ist und mehrere Ohm betragen kann.

In diesem Fall wird ein Kondensator mit niedrigem ESR für den 1000-µF-Ausgangskondensator benötigt. Ich glaube nicht, dass ich jemals einen Keramikkondensator mit 1000 µF und einen Tantalkondensator mit 1000 µF gesehen habe, die wahrscheinlich 50 US-Dollar kosten würden. Sie müssen also einen Aluminiumkondensator mit niedrigem ESR für diese Anwendung ausfindig machen. Die Ausgangsrippel nimmt linear mit dem ESR des Kondensators ab. Je niedriger der gewünschte Preis ist, desto besser.

Abgesehen davon ist dies eine lächerlich hohe erforderliche Ausgangskapazität für einen Schaltregler in diesem Spannungsbereich. Vielleicht möchten Sie sich nach einem Regler umsehen, der Ihren Anforderungen entspricht, aber ohne eine solche Anforderung stabil ist. Versteh mich nicht falsch, normalerweise ist die Kapazität umso besser, aber 1000 µf sind für ein 1,5-A-Netzteil wirklich hoch.

Es ist "äquivalenter Serienwiderstand" und ist etwas frequenzabhängig. Grundsätzlich ist es der unvermeidbare gewöhnliche Widerstand, der mit dem Kondensator einhergeht.

Ein niedrigerer ESR bedeutet, dass der Kondensator eher einem idealen Schaltkreiselement ähnelt. Durch den Widerstand wird nur Energie abgeleitet, was zu Wärme führt, die für Kondensatoren, insbesondere für Elektrolyse, im Allgemeinen nicht gut ist.

Spekulieren Sie jetzt - Auf dem von Ihnen verknüpften Datenblatt sieht der hervorstechende Parameter wie "Tangens des Verlustwinkels" aus. Wenn man annimmt, dass der Verlustwinkel der Winkel ist, der von einer rein kapazitiven Reaktanz entfernt ist, dann wäre der Tangens dieses Winkels der Serienwiderstand geteilt durch die kapazitive Reaktanz. In diesem Fall würde eine niedrige Zahl bedeuten, dass der ESR niedrig ist.

So weit die Zahlen reichen: Ein niedriger ESR-Wert für einen Umschalter sollte normalerweise nicht mehr als einige 10 mOhm betragen.

Wie "niedrig" ist, hängt von der Effizienz und Zuverlässigkeit ab, die Sie erreichen möchten. Für Kondensatoren mit niedrigem ESR liefert der Hersteller die Werte.

Wenn Sie nach Nichicon-Kondensatoren mit niedrigem ESR suchen, werden Sie Teile mit niedrigem ESR finden. Die VR-Serie ist kein Kondensator mit niedrigem Serienwiderstand. Die PM-Serie ist und der ESR ist im Datenblatt angegeben. Nichicon (das hervorragende Kondensatoren herstellt) verfügt möglicherweise über einige neuere Serien.

Der ESR ist für die Lebensdauer des Kondensators von entscheidender Bedeutung, da mit zunehmendem ESR die Temperatur des Kondensators ansteigt, wodurch seine Lebensdauer abnimmt.

ESR ist frequenz- und temperaturabhängig. In den meisten Datenblättern wird der ESR für eine Reihe von diskreten Frequenzen aufgeführt, die Ihre Schaltfrequenz sein können oder nicht.

Wenn Sie ein LCR-Messgerät haben , können Sie den Kondensator anschließen, die Frequenz einstellen und den ESR messen.

Dies ist wichtig für die Berechnung des Wärmeverlusts in Ihrem Kondensator. Es kommt zum Ohmschen Gesetz zurück ; Für Ihre Schaltfrequenz gibt es einen ESR, der R ist, und Sie haben Strom, der in den Kondensator hinein und aus ihm heraus fließt, der I ist. Quadrieren Sie ihn und multiplizieren Sie mit R, und Sie haben die Verlustleistung innerhalb des Kondensators. Das Kondensator-Datenblatt gibt auch den Wärmewiderstand an, sodass Sie die Temperatur abschätzen können, mit der Ihr Kondensator betrieben wird. Wählen Sie eine geeignete Temperaturbewertung für Ihre Anwendung.

In diesem Fall wird meiner Meinung nach der niedrige ESR benötigt, um eine geringe Welligkeit der Ausgangsspannung zu erzielen.

Der Strom durch die Induktivität weist eine gewisse Welligkeit auf, und wenn ein konstanter Ausgangsstrom angenommen wird, muss der Kondensator die Differenz zum Ausgang absorbieren oder liefern. Multiplizieren Sie diesen Welligkeitsstrom mit dem ESR und Sie erhalten die Welligkeitsspannung.

Sie können den ESR messen, indem Sie den Kondensator mit einem relativ hohen Strom laden und entladen, der von einem Funktionsgenerator geschaltet wird, und dann die Welligkeitsspannung mit einem Oszilloskop messen.

Ich habe in der Praxis 170 mOhm für einen SMD-Elektrolytkondensator mit niedrigem ESR gesehen. Wenn ich mich richtig erinnere, war die Spannungsdifferenz 0,5 V, so dass die Stromwelligkeit 3A gewesen sein muss (begrenzt durch die Stromversorgung).

ESR ist die Änderung des Widerstands bei verschiedenen Lasten (Strom) und Zwangsladungen (Strom- / Frequenzkurven). Mit zwei oder drei (besseren) Lade- / Entladezyklen und dem Winkel-Delta aus ihren Schwankungen des Kondensator- "Widerstands" können Sie leicht den relativen Innenwiderstand erhalten. Bestimmen Sie daher einen Koeffizienten namens ESR, der der Z-Widerstand bei einem Vielfachen der Lade- / Entladegeschwindigkeitszyklen ist.