什么时候应该使用低 ESR 电容器
如果电容器的 ESR 在感兴趣的频率下相对于电容器的电抗 (\$X_C= \frac{1}{2\pi fC}\$) 较高,那么您可能需要更低 ESR 的电容器。
对“低 ESR”电容器的要求通常出现在频率相对较高(kHz 至 MHz)的开关电源的输出滤波器中。在电源滤波器(包括 SMPS 的输入滤波器)中它不太重要,因为大容量电解液往往具有成比例的小 ESR,因此 100Hz 或 120Hz 纹波不会受到 ESR 的很大影响。
ESR还会引起\$I^2R\$发热,这会大大缩短电解电容器的寿命(根据经验,每升高10°C的半衰期)。
它们还可用于构建超低噪声模拟电源,因为当您使用高质量的低 ESR 聚合物电解液而不是替代品时,低 ESR 部件可以用更少的滤波器级来降低噪声。
ESR 就是它所说的,与电容器串联的电阻。
如果电容器中有大量纹波电流,则低 ESR 很重要。RMS 纹波电流会导致电容器发热 (I^2R) 损耗以及额外的纹波电压。
它还会影响电容器的频率响应。RC 电路形成的 ESR 零实际上有助于电源控制环路的稳定性,但代价是更高的输出纹波。
因此,如果您的应用具有高纹波电流,并且您不需要 ESR 零来实现稳定性,那么低 ESR 上限可能是可行的方法。
如果您正在寻找没有大 di/dt 的能量存储,那么高容量电解液更合适。
当预期的 I^2 R 热损失(纹波电流,平方,ESR 的乘积)对于组件来说热量过多时,您应该使用低 ESR 电容器。
电源电容器平滑交流电源提供的直流电源上的纹波。当交流电源为低频(50 Hz、60 Hz、120 Hz...)时,电容器的物理尺寸很大,并且可以承受高 ESR(例如,对于 1A 电源和 1000 uF 滤波电容器,1 ohm)。这是因为一安培的纹波电流只产生一瓦的热量,而一个大的(超过一平方英寸的表面积)1000uF 电容器可以散发热量。
当开关模式电源上升到 50 kHz 时,合适的理想电容器值(同样对于 1A 输出)约为 2.2 uF,1 ohm ESR 意味着相同的 1W 将被倾倒到豌豆大小的电容器中。它会失败,因为它太小而无法散发一瓦特的热量。
这还不是全部(即使平均耗散似乎可以支持,也可能存在局部加热“热点”),因此有单独的 ESR 和纹波电流规格。
直流电源滤波之外的电容 ESR 也值得关注,因为它是一种不需要的杂散阻抗。它可以被讨论为“耗散因子”或“损耗角正切”或 Q,并且具有显着的频率依赖性。
您需要低 ESR 电容器的另一种情况是在小脉冲中消耗大量电流(如低音炮放大器)。在这种情况下,较高的 ESR 将限制可汲取的最大电流,从而限制电路的功率输出和性能。