Site Loader

Содержание

Оптовая low esr электролитического конденсатора 450в 220uf для схем и устройств

Просмотрите предложения и купите оптом low esr электролитического конденсатора 450в 220uf конденсаторы переменной емкости, конденсаторы HVAC и другие электронные компоненты у международных поставщиков. Основная функция конденсатора — накапливать и выделять энергию внутри конденсаторной цепи. Это позволяет избежать перебоев в питании системы и при необходимости усилить ее. Способность конденсатора накапливать энергию называется емкостью, а единицей измерения является микрофарад (мкФ). Диапазон и интенсивность энергии, с которой может работать конденсатор, определяются значением напряжения на конденсаторе. В конденсаторных цепях конденсаторы могут быть включены последовательно, а конденсаторы — параллельно. И последовательно, и параллельно конденсаторы находят свое применение в определенных контекстах.

Существуют разные типы low esr электролитического конденсатора 450в 220uf с разными функциями для разных целей. Наиболее распространенным типом является пленочный конденсатор, который может выдерживать емкости от 5 пФ до 100 мкФ. Далее идет электролитический конденсатор, который используется в цепях постоянного тока для стабилизации пульсаций в источнике питания. Алюминиевый конденсатор и танталовый конденсатор являются наиболее распространенными типами электролитических конденсаторов. Суперконденсатор, как следует из названия, может хранить больше энергии, чем обычные конденсаторы. Он хранит от 10 до 100 раз больше энергии, чем электролитический конденсатор. Они используются в системах с более быстрыми операциями зарядки / разрядки и с большим объемом таких операций.

На Alibaba.com вы можете найти low esr электролитического конденсатора 450в 220uf конденсатор оптом. для потолочного вентилятора, керамического конденсатора и многого другого. Ознакомьтесь с предложениями и выберите лучшие варианты для своих акций. Ознакомьтесь со спецификациями и сегодня же обратитесь к международному поставщику вашего бизнеса.

Конденсатор электролитический Low ESR 68 мкФ 450V 105°C d13 h50

Описание товара Конденсатор электролитический Low ESR 68 мкФ 450V 105°C d13 h50

Конденсатор электролитический низкоимпедансный Low ESR 68µF 450V 105°C d13 h50 от Интернет-магазина Electronoff – качественный пассивный радиокомпонент. Подобные конденсаторы имеют ряд преимуществ перед прочими электролитическими конденсаторами: они имеют более долгий срок работы, даже при максимально допустимой температуре, также они могут работать в сетях с максимальной частотой импульса тока в 100 кГц. Также, они более устойчивы к перегреву.

Технические характеристики:
  • Ёмкость: 68µF
  • Напряжение: 450V
  • Максимальная температура: 105°C
  • Диаметр: d13
  • Высота: h50
Особенности электролитического конденсатора Low ESR 68µF 450V 105°C d13 h50

Электролитические конденсаторы отличаются от своих более простых собратьев большой емкостью, надежностью и более совершенной конструкцией.

Такие конденсаторы также относят к пассивным электронным компонентам.

Электролитические конденсаторы с низким импедансом имеют немного усложненное строение, что значительно улучшает их технические характеристики. В отличие от простых электролитических конденсаторов, низкоимпедансные:

  • Имеют более долгий срок службы;
  • Более надежны;
  • Работают с током, с частотой пульсации до 100 кГц;
  • Имеют повышенную температурную стабильность.

При температуре в 105 °C такой конденсатор способен проработать более 2000 часов.

Но, необходимо учитывать, что такие конденсаторы, как и практически все электролитические – полярные. Это означает, что при их подключении к электрической цепи необходимо учитывать её полярность и подключать выводы конденсатора к соответствующим полюсам.

Применение электролитических низкоимпедансных конденсаторов

Обычно такие конденсаторы применяются в различных устройствах для стабилизации электрического тока. Так, электролитические низкоимпедансные конденсаторы применяются в аудиотехнике. Их часто используют радиолюбители, для сборки своих любительских приборов.

Замена испорченного или поврежденного конденсатора новым

Если Вы хотите купить конденсатор на замену старому, внимательно изучите этикетку старого конденсатора. Никогда не берите конденсатор, чьи технические характеристики ниже, чем у заменяемого. Например, никогда не берите конденсатор, на замену, если его рабочее напряжение ниже, чем у предыдущего. Так как сеть рассчитана на более высокое напряжение, конденсатор рассчитанный на более низкое в скором времени выйдет из строя.

Техника безопасности

Используя любые полярные электролитические конденсаторы, необходимо быть максимально осторожным, особенно при их подключении. Несоблюдение полярности может привести к вскипанию электролита, что неизбежно повлечет за собой взрыв конденсатора.

Именно для предотвращения взрыва, большинство современных конденсаторов оборудованы специальными клапанами или же имеют насечки на шляпке. Так, в случае вскипания электролита, он не разорвет корпус, а просто вытечет наружу. Но в любом случае, при попадании электролита на кожу, её необходимо как можно скорее промыть большим количеством проточной воды.

Вы можете купить электролитические низкоимпедансные конденсаторы непосредственно в Интернет-магазине Electronoff, который находится в Киеве. Также мы осуществляем доставку Новой почтой по всей территории Украины.

Автор на +google

ESR метр – измеритель сопротивления электролитического конденсатора

Со временем, при эксплуатации электролитических конденсаторов их внутреннее сопротивление, также известное как «эквивалентное последовательное сопротивление» (ESR) постепенно увеличивается. Это может в конечном итоге привести к отказу оборудования. С помощью данного ESR метра, вы можете измерить ESR подозрительных конденсаторов.

Схема ESR метра — описание работы

В общих чертах, схема представляет собой генератор тестового сигнала с частотой 100 кГц, который подается на электролитический конденсатор через два разъема. Затем операционный усилитель усиливает падение напряжения на конденсаторе и далее информация отображается на обычном мультиметре.

Более подробно. Генератор esr метра построен на элементе IC1d, который вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой 200 кГц. С выхода генератора сигнал поступает на JK-триггер 4027, который делит сигнал с генератора пополам. Два элемента (IC3c & IC3d) микросхемы 4066 (4066 — четыре двунаправленных ключа) попеременно включаются по сигналам с комплементарных выходов JK-триггер.

Вход одного переключателя (вывод 11) подключен к +5В, а другого (вывод 8) подключен к -5В. Выходы (контакты 9 и 10) этих двух переключателей соединены между собой, в результате получаем прямоугольный сигнал амплитудой ±5 вольт с частотой 100 кГц.

Последовательно включенное сопротивление ограничивает силу тока поступающего на измеряемый конденсатор. Диоды D1 и D2 ограничивают сигнал размаха и защищают выходы микросхемы 4066 в момент, когда испытуемый конденсатор заряжен.

Вторая пара проводов от щупа идет на блок оценки напряжения. Еще раз, сигнал ограничивается диодами (D3 и D4), и далее поступает на входы двух оставшихся ключей коммутатора 4066 (контакты 2 и 3 IC3a и IC3b).

К выходам ключей подключены конденсаторы по 1мкФ, которые удаляют большую часть переменного компонента сигнала и обеспечивают механизм простой «выборки и хранения». Конденсатор в 1мкФ заряжается до уровня постоянного напряжения, которое пропорционально ESR проверяемого конденсатора.

Затем сигнал усиливается дифференциальным усилителем IC4 так, что результат измерения можно считать обычным мультиметром. Результат будет в виде: 100 мВ соответствует 10 Ом, 10 мВ – 1 Ом и так далее.

Для калибровки схемы  esr метра, сначала при помощи переменного резистора VR1, необходимо добиться сигнала в 100 кГц в точке ТР3. Далее, временно замкнуть щупы вместе и с помощью VR4 установить ноль вольт на выводе 6 IC4. Далее подключите миллиамперметр к точке TP4 и к отрицательному (-) выводу DMM.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подайте -5В к точке ТР2 и обратите внимание на ток, который должен быть около 2,1мА. Затем перенесите соединение -5В из точки ТР2 к точке ТР1 и путем изменения сопротивления VR2 добейтесь того же значения (2,1мА) не обращая внимание на полярность.

Уберите -5В от точки TP1. Теперь переведите мультиметр в режим вольтметра и подключите его к выводам DMM. Временно вместо измеряемого конденсатора подключите резистор сопротивлением на 10 Ом и выставьте при помощи VR3 напряжение 100мВ. И еще, перед каждым измерением необходимо чтобы конденсатор был разряжен.

 http://kripton2035.free.fr/analog%20esr/esr-lowohm-silic.html

Что такое СОЭ и почему это важно? Часть 1

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), также известное как внутреннее сопротивление, представляет собой величину, представляющую потери полезной энергии в простой электронной схеме, состоящей из резистора и идеального (идеального) конденсатора.

С технической точки зрения энергия не теряется, а обычно рассеивается в виде нежелательного тепла. Тепло генерируется, когда электричество проходит через любой материал, включая материалы, из которых изготовлен ультраконденсатор.

Хотите прочитать весь технический документ ESR? Загрузите свою копию здесь.

Контактное, поровое и общее сопротивление

Обычно измеряются три типа сопротивления: контактное, поровое и полное.

Контактное сопротивление — это сопротивление на пути электрического тока, который включает выводы конденсатора, токосъемник из алюминиевой фольги, микроскопический граничный зазор между углеродным слоем электрода и токосъемником из фольги, а также углеродную структуру электродов.

Прочтите вторую часть нашей серии сообщений в блоге ESR здесь и вы узнаете

почему ультраконденсаторы SkelCap лидируют

Сопротивление пор является результатом атомных сил между ионами электролита и углеродной структурой электродов, которая удерживает их на месте (также называемое «захватом»).

Наконец, общее сопротивление представляет собой сумму контактного сопротивления и сопротивления пор.

СОЭ ниже при более высоких температурах

Внутреннее сопротивление обратно пропорционально температуре, поэтому чем выше температура, тем меньше сопротивление.Это результат основной электрохимии ультраконденсатора. ESR сильно различается в зависимости от производителя и конструкции ультраконденсатора, в зависимости от того, настроены ли электроды на более высокую мощность (высокий графит) или плотность энергии (высокопористый углерод).

Эффекты СОЭ

Согласно закону Ома, электрический ток, протекающий через сопротивление, вызывает уменьшение напряжения. Когда ультраконденсатор заряжается или разряжается, часть энергии теряется за счет рассеивания мощности (обычно в виде тепла).Рассеиваемая мощность заставляет ультраконденсаторы нагреваться.

Хороший дизайн дает тепловые преимущества

Повышение температуры пропорционально ESR, поэтому чем выше ESR, тем больше тепла. На практике хорошая конструкция означает, что требуется меньше системного охлаждения или ультраконденсаторы можно использовать в более теплых условиях без значительного ухудшения характеристик. Кроме того, более низкие температуры помогают избежать преждевременного выхода оборудования из строя.

Ультраконденсаторы

Skeleton SkelCap предназначены для минимизации побочных эффектов ESR.Прочтите вторую часть сообщения в блоге Equivalent Series Resistance, чтобы узнать, как мы это делаем.

 

Напряжение от 101 В до 500 В | Низкая СОЭ | Конденсаторы

Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Напечатанная Евродин проводка Оснастка 250. 0 100 мкФ 1000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Напечатанная Евродин проводка Оснастка 385. 0 47 мкФ 470 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Напечатанная Евродин проводка Оснастка 400. 0 47 мкФ 680 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Standard Miniature Snap-In Оснастка 200. 0 150 мкФ 1500 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Standard Miniature Snap-In Оснастка 250. 0 100 мкФ 1000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Standard Miniature Snap-In Оснастка 385. 0 47 мкФ 470 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Standard Miniature Snap-In Оснастка 400. 0 47 мкФ 470 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Standard Miniature Snap-In Оснастка 450. 0 47 мкФ 330 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-In Оснастка 350. 0 560 мкФ 2200 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-In Оснастка 400. 0 470 мкФ 1800 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-In Оснастка 420. 0 470 мкФ 1800 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-In Оснастка 450. 0 390 мкФ 1500 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-in Оснастка 350. 0 820 мкФ 2700 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-in Оснастка 385. 0 680 мкФ 2700 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-in Оснастка 400. 0 680 мкФ 2700 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-in Оснастка 420. 0 680 мкФ 2200 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-in Оснастка 450. 0 560 мкФ 1800 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Long Life 4-Terminal Snap-in Оснастка 500.0 390 мкФ 1500 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высоким пульсирующим током, винтовые клеммы Винтовой зажим 200.0 680 мкФ 33000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высоким пульсирующим током, винтовые клеммы Винтовой зажим 250.0 470 мкФ 33000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высоким пульсирующим током, винтовые клеммы Винтовой зажим 350.0 330 мкФ 15000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высоким пульсирующим током, винтовые клеммы Винтовой зажим 385.0 220 мкФ 6800 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высоким пульсирующим током, винтовые клеммы Винтовой зажим 400.0 220 мкФ 10000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высоким пульсирующим током, винтовые клеммы Винтовой зажим 450.0 220 мкФ 10000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высокой пульсацией для тяги, винтовые клеммы Винтовой зажим 250.0 6000 мкФ 6000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высокой пульсацией для тяги, винтовые клеммы Винтовой зажим 300.0 6000 мкФ 6000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высокой пульсацией для тяги, винтовые клеммы Винтовой зажим 350.0 6000 мкФ 6000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высокой пульсацией для тяги, винтовые клеммы Винтовой зажим 400.0 6000 мкФ 6000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы, мощность с высокой пульсацией для тяги, винтовые клеммы Винтовой зажим 450.0 6000 мкФ 6000 мкФ
Конденсаторы фиксированные Тантал, влажный Мокрые танталовые конденсаторы Танталовый корпус с герметичным уплотнением стекло-тантал для работы от -55 C до +125 C, низкий ESR Сквозное отверстие, аксиальное 125.0 1,7 В 56 Ф
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Ultra Long Life Snap-In Оснастка 200.0 330 мкФ 1800 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Ultra Long Life Snap-In Оснастка 250.0 220 мкФ 1200 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Ultra Long Life Snap-In Оснастка 400.0 68 мкФ 680 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Ultra Long Life Snap-In Оснастка 450.0 56 мкФ 560 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы Power Ultra Long Life Snap-In Оснастка 500.0 56 мкФ 470 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы с высокой пульсацией тока Snap-In Оснастка 400.0 56 мкФ 680 мкФ
Конденсаторы фиксированные Алюминий Алюминиевые электролитические конденсаторы с высокой пульсацией тока Snap-In Оснастка 450.0 56 мкФ 680 мкФ
Конденсаторы фиксированные Тантал, влажный Мокрые танталовые конденсаторы Танталовый корпус с герметичным уплотнением стекло-тантал Одобрено CECC 30202 Сквозное отверстие, аксиальное 125.0 2,7 В 82 Ф
Конденсаторы фиксированные Тантал, влажный DLA 93026 Влажные танталовые конденсаторы SuperTan Сквозное отверстие, аксиальное 125.0 10 Ф 150 Ф
Конденсаторы фиксированные Тантал, влажный Мокрые танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа, литой корпус SMD, литой 125.0 10 Ф 10 Ф
Конденсаторы фиксированные Тантал, влажный Мокрые танталовые конденсаторы, признанная военными надежность, соответствующие требованиям MIL-PRF-39006/30/31 типы CLR90, CLR91 Сквозное отверстие, аксиальное 125.0 1,7 В 56 Ф
Конденсаторы фиксированные Пленка Металлизированный полипропиленовый пленочный конденсатор DC-Link Автомобильный класс Радиальный 450.0 1 мкФ 400 мкФ
Конденсаторы фиксированные Пленка Металлизированный полипропиленовый пленочный конденсатор DC-Link промышленного класса Радиальный 500.0 1 мкФ 500 мкФ
Конденсаторы фиксированные Пленка THB Металлизированный полипропиленовый пленочный конденсатор C-Link 85 C / 85 % RH 1000 ч при UNDC — автомобильный класс Радиальный 500.0 5 мкФ 80 мкФ
Конденсаторы фиксированные Пленка Низкогабаритный металлизированный полипропиленовый пленочный конденсатор с промежуточным звеном постоянного тока промышленного класса Радиальный 500.0 5 мкФ 100 мкФ
Конденсаторы фиксированные Пленка Низкогабаритный металлизированный полипропиленовый пленочный конденсатор с промежуточным звеном постоянного тока — THB и автомобильный класс Радиальный 500.0 4 мкФ 75 мкФ
Конденсаторы фиксированные Тантал, влажный Влажные танталовые конденсаторы SuperTan с герметичным уплотнением Сквозное отверстие, аксиальное 125.0 10 Ф 150 Ф
Конденсаторы фиксированные MLCC Многослойные керамические конденсаторы для поверхностного монтажа для сверхвысокодобротных промышленных приложений Поверхностный монтаж 250.0 0,3 пФ 100 пФ

ЭТО ПРОЩЕ, чем вы думаете! – Ресурсы Венкель

Эквивалентное последовательное сопротивление или ESR — это мера, используемая для характеристики реальной части импеданса конденсатора. Это сопротивление (R), на которое обычно попадает кривая импеданса при последовательном резонансе, и ESR обычно используется для характеристики этого значения.Для идеального конденсатора ESR равно 0. Но, за исключением разве что CronutsTM, ничто не идеально, поэтому мы, смертные, должны принимать настоящие конденсаторы.

На резонансной частоте и вблизи нее ESR определяет импеданс (Z) конденсатора. На более низких частотах импеданс в значительной степени контролируется емкостным реактивным сопротивлением (XC), а на более высоких частотах Z контролируется в основном индуктивным реактивным сопротивлением XL. Индуктивное реактивное сопротивление регулируется индуктивностью (L) и обычно характеризуется эквивалентной последовательной индуктивностью или ESL аналогично использованию ESR для R.Типичная модель реального конденсатора на частотах ниже и вблизи резонанса представляет собой последовательные конденсатор и резистор, как показано выше.

Увлекательная математика

ESR

также связан с другими показателями производительности конденсатора. Коэффициент рассеяния или df — это мера отношения реального сопротивления конденсатора (ESR) к его емкостному реактивному сопротивлению (XC). Df эквивалентен тангенсу угла между ESR и XC, как показано выше. Этот угол обычно называют дельта (δ), поэтому df = tan(δ).Рисунок выше иллюстрирует геометрию между XC, ESR и δ.

Обратная величина df — это добротность конденсатора, также известная как Q. Таким образом, Q является мерой «совершенства» конденсатора, поскольку Q=1/tan(δ). Поскольку tan(δ) = ESR/XC, Q = XC/ESR. Следуя этой логике, ESR = tan(δ)/XC = 2πfC·tan(δ) = 2πfC·df, а мощность, рассеиваемая конденсатором на данной частоте вблизи резонанса, равна P = I2·Z ~ I2·ESR. Таким образом, по мере увеличения ESR увеличивается количество мощности, рассеиваемой в конденсаторе при заданном токе (I).

Что все это значит?

Итак, теперь, когда мы знаем, что такое ESR и как оно работает, когда следует выбирать конденсатор с более высоким ESR и когда следует выбирать конденсатор с более низким ESR? Это кажется очевидным, верно? Мы хотим быть как можно ближе к совершенству с нашим конденсатором, верно? Не так быстро, друзья! Нулевая СОЭ, как и CronutsTM, не всегда может быть вашим лучшим выбором в нашем реальном мире.

Когда использовать низкое СОЭ

Бывают ситуации, когда верно, что чем меньше значение ESR в выбранном конденсаторе, тем лучше.Например, при полосовой или режекторной фильтрации высокая добротность (и низкое ESR) выбранного устройства помогает увеличить количество сигнала, проходящего в интересующем диапазоне частот, при этом блокируя сигнал за пределами интересующего частотного диапазона. В этом случае значение емкости выбирается в сочетании со знанием индуктивности устройства для достижения резонанса на интересующей частоте (f0), используя соотношение f0 = 0,1592·(L·C)-1/2 = 1/[2π√(L·C)]. Выбор подходящего номинала конденсатора определит частоту «отсечки», при которой импеданс подходит для пропускания тока в диапазоне частот, определяемом соответствующей кривой импеданса.Края этого частотного диапазона обычно определяются изменением интенсивности сигнала на 3 децибела (дБ) по сравнению с базовой кривой Z, а эффективность фильтра обычно определяется скоростью изменения интенсивности пропускаемой частоты при изменении частоты в единицах децибел на декаду частоты или дБ/декаду. В этих приложениях используются конденсаторы с высокой добротностью и низким ESR, потому что чем ниже ESR, тем ниже импеданс в резонансе и тем больше количество сигнала, прошедшего при f0, и тем выше дБ/декада фильтра.Поскольку для правильной фильтрации схемы необходима определенная и постоянная частота (f0), необходимы очень стабильные значения емкости, а также согласованные ESL и ESR, чтобы фильтр работал одинаково во всех устройствах, использующих данную конструкцию. По этой причине целесообразно использовать для этого приложения MLCC NPO/C0G с жестким допуском по емкости, например, доступные через Venkel. Для этого приложения обычно используются MLCC класса точности G (+/-2%) или лучше C0G/NPO.

В другом приложении (при проектировании распределения мощности на низких и средних частотах) важно стремиться к относительно плоской кривой импеданса в широком диапазоне частот.Танталовые конденсаторы идеально подходят для этого приложения, а использование конденсаторов Ta с низким ESR может позволить использовать меньшее количество деталей для достижения вашей цели «низкое и плоское» Z. Конденсаторы с таким низким ESR Ta также доступны через Venkel. Другим потенциальным вариантом для этого приложения является выбор MLCC с контролируемым ESR, имеющим повышенное ESR по сравнению со стандартными конструкциями MLCC. MLCC с контролируемым ESR также обычно имеют низкий ESL, что делает их идеальными для приложений, требующих более высоких частот переключения. Однако, к сожалению, MLCC с контролируемым ESR обычно недоступны и обычно очень дороги.Из-за этих факторов конденсатор с низким ESR Ta по-прежнему является предпочтительным конденсатором для этого приложения. А если требуется более высокая частота коммутации, MLCC стандартной конфигурации или MLCC с низким ESL используются в сети распределения электроэнергии (PDN) в дополнение к конденсаторам Ta с низким ESR по мере необходимости.

Когда низкая СОЭ может быть проблемой

Как и в случае с CronutsTM, с низким ESR можно «зайти слишком далеко», и разработчик должен быть осторожен, чтобы избежать таких ситуаций. Примером этого является случай, когда ESR выбранного конденсатора очень низкое, а диапазон частот приложения, используемый в конструкции, включает частоты, которые значительно выше частоты последовательного резонанса (f0) или SRF выбранного конденсатора, так что параллельный резонанс имеет место.Когда используемые частоты превышают частоту параллельного резонанса (PRF) по крайней мере одного конденсатора в цепи, низкое ESR может не обеспечить достаточного импеданса резонирующей части цепи, чтобы должным образом погасить параллельный резонанс. В этом случае устанавливается «резервуарный осциллятор», и кривая импеданса может иметь острые резонансные пики в направлении, противоположном последовательному резонансному пику на кривой импеданса, в высокочастотной части используемого частотного диапазона кривой импеданса.Это может привести к нежелательному поведению схемы, такому как введение шума в схему и т.п. Эти явления, как правило, нежелательны, и их можно устранить путем правильного выбора конденсатора, включая правильный выбор значения емкости, допусков и повышенных значений ESR, чтобы избежать параллельного резонанса или, по крайней мере, должным образом демпфировать. Параллельного резонанса также можно избежать или уменьшить, установив высокочастотные MLCC, выбранные для вашей конструкции, в вашу схему таким образом, чтобы внутренние электроды были ориентированы вертикально.Это, по сути, устраняет нечетные гармоники параллельного резонанса конденсатора, включая первую гармонику, и увеличивает используемый частотный диапазон до уровня ниже второй гармоники частоты повторения импульсов.

В заключение:

Итак, мы обсудили ESR и связанные с ним коэффициенты потерь и знаем, что, как правило, низкое ESR — это хорошо. Теперь мы также знаем, что для полосового пропускания и подобных ситуаций фильтрации важно использовать конденсаторы с жестким допуском, высокой добротностью и низким ESR (NPO/C0G MLCC) с постоянным значением емкости, постоянным ESR и постоянным ESL.Мы также знаем, что конденсаторы Ta с низким ESR обычно являются предпочтительными конденсаторами при проектировании плоского Z в широком диапазоне частот от низких до средних частот для приложений распределения энергии и т.п. Наконец, мы знаем, что нужно быть осторожным, чтобы избежать пагубных эффектов параллельного резонанса при выборе конденсаторов для высоких частот, и что мы можем сделать это путем разумного выбора значения емкости, а также использования MLCC с умеренным ESR и / или убедившись, что частотный диапазон наших конденсаторов конструкция не влияет на ЧПИ любого из конденсаторов в цепи.Мы также знаем, что ЧПИ можно увеличить, установив интересующий MLCC с его внутренними электродами, ориентированными вертикально, чтобы исключить нечетные гармоники (включая первую гармонику ЧПИ).

Ура! Это было утомительно… Мне нужен CronutTM! ТТФН!

Измерение собственной индуктивности и ESR конденсатора

Техническая информация
Паразитные параметры конденсатора, то есть его эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и его индуктивность, влияют на то, как конденсатор работает в цепях.Некоторые приложения очень чувствительны к этим параметрам. Например, обходной конденсатор, используемый между питанием и землей в цифровой цепи, должен иметь возможность быстро подавать ток на близлежащие активные устройства. Если у него слишком большая индуктивность, он не сможет этого сделать. Точно так же переходная характеристика конденсатора, используемого для отвода импульса тока из-за электростатического разряда, очень важна для способности конденсатора выполнять свою работу.

Так как же можно измерить паразитные параметры конденсатора? Конечно, можно подключить конденсатор к анализатору цепей и получить очень хорошую характеристику.Однако такой инструмент может быть довольно дорогим. Даже менее дорогие приборы для измерения емкости могут оказаться недоступными, когда они понадобятся. Оба инструмента могут не предоставлять информацию в удобной для использования форме. Если у вас есть генератор импульсов (желательно с выходным сопротивлением 50 Ом) и осциллограф, вы можете легко измерить переходную характеристику конденсатора. По этим данным можно определить ESR и индуктивность конденсатора.

Сначала создайте простую сеть, показанную на рис. 1, на конце коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом, питаемого от генератора импульсов сопротивлением 50 Ом.Резистор на 50 Ом используется на рис. 1 для согласования коаксиального кабеля во время переднего фронта и обеспечивает полное сопротивление источника 100 Ом. Показанный резистор представляет собой резистор из углеродного композита на 51 Ом мощностью 1/2 Вт с одним выводом, обрезанным так, что резистор просто сидит с обрезанным выводом, полностью вставленным в разъем BNC. Возможно, потребуется немного припаять провод резистора, чтобы он прочно держался в разъеме BNC. Проверяемый конденсатор подключается между концом резистора и корпусом разъема BNC.Осциллограф подключается непосредственно к конденсатору, используя максимально короткие провода для подключения пробника. Рекомендуются пробники с резистивным входным сопротивлением от 500 до 1000 Ом. Стандартные пробники 10X HiZ часто имеют эффекты нарастающего фронта, которые искажают часть сигнала, используемого для расчетов.

Рисунок 1: Тестовая схема для измерения собственной индуктивности и ESR конденсатора

 

Для длительности импульса, которая велика по отношению к постоянной времени RC, можно увидеть экспоненциальное увеличение напряжения холостого хода источника импульсов.Для целей этого обсуждения мы рассмотрим первые пару сотен милливольт экспоненциального подъема на 5 вольт. Пример этого показан на рисунке 2.


Рисунок 2: Начальный подъем

На рис. 2 показано начало экспоненциального нарастания напряжения на конденсаторе при запуске импульса генератора. Вертикальный масштаб около
200 мВ. Время горизонтальной развертки представляет собой небольшую долю постоянной времени RC-цепи 100 Ом и измеряемого конденсатора.Поскольку напряжение конденсатора по-прежнему очень мало по сравнению с выходным напряжением холостого хода генератора 5 В, ток через конденсатор можно считать постоянным и равным напряжению холостого хода генератора, деленному на 100 Ом, в данном случае 50 мА.

Время нарастания тока будет таким же, как и напряжение генератора. Если нарастание представляет собой рампу с постоянным наклоном, а конденсатор не имеет индуктивности, начальный подъем, показанный на рисунке 2, будет следовать пунктирной линии, а затем наклон изменится на начальный наклон экспоненциального нарастания, определяемый:

dv/dt = i /C = 50 мА/Кл     (1)

, где C — емкость конденсатора при этом низком напряжении и времени нарастания тока << RC.

Смещение между базовой линией и началом экспоненциального нарастания — это просто напряжение, которое ток, в данном случае 50 мА, развивает на ESR конденсатора. В этом случае ESR можно легко оценить, разделив смещение напряжения (обозначенное ESR на рисунке 2) на 50 мА.

Паразитная индуктивность в конденсаторе вызовет всплеск сигнала, показанного на рис. 2, превышающий значение пунктирной линии по его длине. Если бы нарастание тока было на самом деле рампой с постоянным наклоном и очень острыми углами (высокое значение di2/dt), тогда всплеск был бы прямоугольным импульсом со значением:

E = L*di/dt     (2)

, где L — паразитная индуктивность конденсатора.

Как и в случае с большинством генераторов, которые я использовал, нарастание тока от генератора, используемого для данных в этой статье, не было линейным с очень острыми углами и постоянным наклоном. Эта характеристика генератора в сочетании с пробными эффектами привела к остроконечной форме, показанной в виде пика Ldi/dt на рисунке 2. Индуктивность конденсатора можно рассчитать с помощью уравнения 2. Часто нет необходимости вычислять индуктивность или ESR. но просто выберите конденсатор с наименьшей индуктивностью и/или ESR из нескольких доступных.

Припайка компонентов к разъему BNC, как показано на рис. 1, работает на частоте до 300 МГц. Я оцениваю индуктивное сопротивление контура, образованного конденсатором и резистором, примерно в 20 Ом на частоте 300 МГц (при оценке индуктивности в 10 нГн). Это достаточно мало по сравнению со 100 Ом сопротивления в цепи, чтобы не сильно влиять на начальный ток. Для этого диапазона частот подойдет генератор с временем нарастания от одной до двух наносекунд.

Если вам нужно проверить конденсатор, используя более быстрое время нарастания, было бы лучше построить тестовую установку на небольшой печатной плате с заземляющим слоем и регулируемым импедансом.В этот момент также следует учитывать паразитную емкость резистора 50 Ом. К счастью, такая точность часто не нужна. Особенно, если просто сравнивать относительную производительность нескольких конденсаторов.


Данные

На рис. 3 показан начальный подъем от генератора. Черный квадрат указывает вертикальную шкалу напряжения и горизонтальную шкалу времени. Напряжение холостого хода составляло немногим более 4 вольт с временем нарастания около 5 наносекунд.Данные на рисунках с 3 по 6 были получены с помощью аналогового телескопа несколько лет назад. На рисунках 4–6 показаны данные, полученные для конденсаторов с несколькими выводами (в отличие от поверхностного монтажа). Для каждого конденсатора были сняты две трассы. Нижняя кривая была измерена в корпусе конденсатора, где вводились выводы, а верхняя кривая включала минимальное количество выводов, позволяющее практически подключить конденсатор к печатной плате. Верхняя дорожка не требуется для современных конденсаторов для поверхностного монтажа, если только не требуется смоделировать индуктивность соединения от конденсатора до интересующей точки на печатной плате.

Рисунок 3: Вход от генератора импульсов

 

Рисунок 4: Конденсатор 4 мкФ

На рис. 4 показаны данные электролитического конденсатора емкостью 4 мкФ. Смещение ESR составляет около 50 мВ, что дает оценку ESR чуть более 1 Ом. Обратите внимание, что на участке наклона 1/C наблюдаются некоторые колебания. Это может быть резонанс зонда осциллографа или резонанс в конденсаторе. Данные были получены с помощью стандартного датчика 10X HiZ, поэтому датчик вызывает подозрения.Я видел конденсаторы с ярко выраженными колебаниями от внутреннего резонанса. Если вы планируете поставить большой конденсатор параллельно меньшему, особенно если они построены по разным технологиям, неплохо было бы проверить импульсную характеристику комбинации с помощью этого метода. Меньший конденсатор может резонировать с индуктивностью большего, что приведет к неожиданному результату.

На рис. 5 показан результат для конденсатора 1 мкФ той же конструкции, что и конденсатор 4 мкФ, испытанный на рис. 4.Обратите внимание, что индуктивность аналогична конденсатору 4 мкФ, но ESR у
немного ниже. Поскольку использовался аналоговый осциллограф, форма сигнала была повторяющейся, а небольшой наклон в левой половине сигнала был концом экспоненциального падения от 5 В. Если использовался одиночный импульс на цифровом осциллографе, наклон слева от пик Ldi/dt будет равен нулю.

Рисунок 5: Конденсатор 1 мкФ

На рис. 6 показан результат для радиального керамического конденсатора емкостью 1 мкФ (квадратный корпус).Обратите внимание на низкую индуктивность и неопределяемый ESR. Также обратите внимание, что наклон экспоненциального подъема 1/C более пологий, что указывает на большую емкость, чем у конденсатора 1 мкФ на рис. 5. Это может быть связано с тем, что электролитический конденсатор, использованный для рис. 5, может иметь меньшую емкость вблизи нулевого напряжения, чем при его рабочем напряжении, тогда как керамический конденсатор имеет более постоянную емкость с напряжением. Индуктивность, соответствующая нижней кривой, оценивается в 4,4 нГн. Интересно отметить, что 0.Керамический конденсатор емкостью 1 мкФ в корпусе того же размера, что и конденсатор емкостью 1 мкФ на рис. 6, показал немного более высокую индуктивность в этой тестовой установке. Я полагаю, что это произошло из-за того, что меньший конденсатор не заполнил корпус, а внутренняя индуктивность выводов вызвала эффект. В этом случае конденсатор на 1 мкФ был лучшим выбором, чем на 0,1 мкФ!

Рис. 6: Керамический конденсатор 1 мкФ

 

Одним из преимуществ этого теста является то, что форма выходного сигнала представляет собой переходную характеристику конденсатора.Напряжения, развиваемые на конденсаторе в этом тесте, напрямую связаны с тем, что произойдет в реальной цепи, если время нарастания тока от генератора аналогично тому, что конденсатор увидит в своем предполагаемом применении.

Для получения дополнительной Технической информации посетите сайт Дуга, http://emcesd.com.

 

Дуглас С. Смит
Г-н Смит получил лицензию FCC на радиотелефонную связь первого класса к 16 годам и лицензию радиолюбителя общего класса к 12 годам.
Он получил B.E.E.E. степень Университета Вандербильта в 1969 году и степень M.S.E.E. получил степень Калифорнийского технологического института в 1970 году. В 1970 году он присоединился к AT&T Bell Laboratories в качестве члена технического персонала. Он вышел на пенсию в 1996 году в качестве заслуженного члена технического персонала. С февраля 1996 г. по апрель 2000 г. он был менеджером по разработке и тестированию ЭМС в компании Auspex Systems в Санта-Кларе, Калифорния. В настоящее время г-н Смит является независимым консультантом, специализирующимся на высокочастотных измерениях, проектировании и проверке цепей/систем, шумах и спецификациях импульсных источников питания, электромагнитной совместимости и устойчивости к переходным помехам.Он является старшим членом IEEE и бывшим членом Совета директоров IEEE EMC Society. Его технические интересы включают высокочастотные эффекты в электронных схемах, включая такие темы, как электромагнитная совместимость (ЭМС), электростатический разряд (ЭСР), электрические быстрые Переходные процессы (EFT) и другие формы импульсных электромагнитных помех. Он также принимал участие в тестировании и проектировании FCC Part 68, проектировании аналоговых и цифровых телефонных систем, разработке интегральных схем и компьютерном моделировании схем.Он получил более 15 патентов, несколько на измерительные приборы.

Г-н Смит читал лекции в Оксфордском университете, Калифорнийском университете Санта-Барбары, Калифорнийском университете в Беркли, Университете Вандербильта, AT&T Bell Labs, а также на многих международных общественных и частных семинарах по высокочастотным измерениям, проектированию схем, электростатическому разряду и электромагнитной совместимости. . Он является автором книги «Высокочастотные измерения и шум в электронных схемах». Его очень популярный сайт http://emcesd.com
(www.dsmith.org) каждый месяц привлекает тысячи посетителей, которые увидят более 150 технических статей, а также другие материалы.

Он также предоставляет консультационные услуги по общему проектированию, ЭМС и устойчивости к переходным процессам (таким как ESD и EFT), а также шуму импульсного источника питания. Его специализация — быстрое решение сложных задач, обычно в течение пары дней. Его работа включала в себя цифровые и аналоговые схемы во всем, от больших машин с дизельным двигателем до схем на уровне интегральных схем. Его обширная клиентская база включает в себя многие известные крупные электронные и промышленные компании, а также компании среднего размера и начинающие компании.

 

 

Конденсаторы с контролируемым ESR

: стоит ли их использовать для обеспечения целостности питания? | Блог

Захария Петерсон

|&nbsp Создано: 16 сентября 2021 г.

Я не могу вспомнить ни одного из созданных мною продуктов, в котором не использовались бы конденсаторы.Мы часто много говорим об эффективной последовательной индуктивности (ESL) в конденсаторах и ее влиянии на целостность питания. А как насчет эффективного последовательного сопротивления (ESR)? Есть ли метод, который вы можете использовать для определения соответствующего уровня сопротивления, и можете ли вы использовать СОЭ в своих интересах?

Как и многие ответы на важные инженерные вопросы, ответ «это зависит». Один тип конденсатора, который вы можете использовать, чтобы воспользоваться преимуществами последовательного сопротивления в конденсаторах, — это конденсатор с регулируемым ESR. В зависимости от целевого импеданса, который вам нужно достичь, и требуемой полосы пропускания с низким импедансом в вашей высокоскоростной PDN, вы можете найти эти компоненты полезными в качестве развязывающих конденсаторов.Однако не полагайтесь на эти компоненты как на окончательное решение проблем с импедансом PDN; интеллектуальный выбор компонентов и моделирование дадут вам наилучшие шансы получить плоский спектр импеданса PDN для вашей высокоскоростной/высокочастотной схемы.

Зачем использовать конденсаторы с контролируемым ESR?

Конденсатор с регулируемым ESR имеет повторяющееся значение ESR, которое видно на выводах компонента. Как правило, когда кто-то говорит о «контролируемом конденсаторе ESR», он имеет в виду конденсатор небольшого размера со значением ESR в диапазоне сотен мОм.Чтобы быть более конкретным, производитель компонентов, который указывает определенный конденсатор как контролируемое ESR, сообщает вам, что он может гарантировать минимальное значение ESR, а также более точное номинальное или максимальное значение ESR, которое вы найдете в таблицах данных.

Обратите внимание, что очень большие конденсаторы могут иметь большие значения ESR, что типично (и полезно) в силовой электронике; мы не имеем в виду эти большие емкости, большие компоненты корпуса, когда говорим об управляемых конденсаторах ESR. Некоторые многослойные керамические конденсаторы (MLCC) продаются как конденсаторы с регулируемым ESR, но технически этот термин может применяться к любому типу конденсаторов.

Есть веская причина, по которой конденсаторы с регулируемым ESR часто упускают из виду при выборе компонентов для развязки, особенно на высоких частотах. Когда мы говорим об импедансе PDN, мы всегда стремимся обеспечить низкий импеданс, чтобы свести к минимуму амплитуду любой переходной характеристики в PDN всякий раз, когда в цифровых компонентах происходят события переключения. Целевые значения импеданса PDN могут достигать уровней менее 10 мОм, однако конденсатор с контролируемым ESR может вносить вклад в импеданс порядка сотен мОм в PDN, чего мы, как правило, не хотели бы.Однако это открывает возможность достижения двух возможных целей дизайна:

  1. Используйте только конденсаторы с низким ESR, чтобы обеспечить как можно более низкий импеданс PDN
  2. Используйте некоторые контролируемые конденсаторы ESR для критического демпфирования переходной характеристики

Вторая цель дизайна хороша, но не всегда практична. На это есть несколько причин, о которых я расскажу в следующем разделе.

Как контролируемые конденсаторы ESR влияют на импеданс PDN

Во-первых, давайте рассмотрим типичную модель схемы для конденсатора и то, как несколько конденсаторов связаны в PDN на печатной плате.На приведенном ниже листе схемы показана модель схемы для группы из 4 конденсаторов, включенных параллельно. На данный момент давайте предположим, что все они имеют одинаковые значения ESL и ESR, но разные емкости, как показано ниже:

Пример расположения четырех конденсаторов с использованием моделей эквивалентных схем для описания их спектров импеданса. Я подробно разбирал эту группу конденсаторов в более ранней статье.

Здесь у нас есть конденсаторы с ESR 50 мОм, что, безусловно, находится в диапазоне, используемом для продажи конденсаторов с регулируемым ESR.Важным моментом этой схемы является то, что PDN можно грубо смоделировать как набор параллельных сетей RLC. Если вы помните свои основные классы цепей переменного тока, то вы будете знать, что сопротивление в сети RLC (или ESR в управляемом конденсаторе ESR) будет определять добротность сети: конденсатор с более высоким значением ESR будет вносить вклад более высокий импеданс вне резонанса, но он будет иметь более плоский импеданс в пределах своей полосы пропускания.

Просто подумав о значении ESR и поняв, что у вас есть куча параллельных сетей RLC в PDN, можно предсказать, где вам нужно будет добавить банк конденсаторов с контролируемым ESR, а где нет.конденсаторы с низким ESR для выравнивания импеданса PDN. Предполагая, что ни одна из частот собственного резонанса не перекрывается, мы обычно видим множественные пики и впадины в спектре импеданса PDN (антирезонансы и резонансы соответственно), которые соответствуют полюсам и нулям в PDN. Если у вас есть N уникальных конденсаторов, вы можете рассчитывать на N полюсов в PDN. Конденсатор с контролируемым ESR с достаточно высоким ESR может устранить один из этих пиков.

Пример с несколькими значениями ESR

Просто чтобы посмотреть, что произойдет, если у нас есть несколько конденсаторов с разными значениями ESR, давайте рассмотрим пример.На приведенном ниже графике я показываю результаты моделирования импеданса PDN с батареями из четырех разных конденсаторов при сканировании различных значений ESR.

 

С

английский английский язык

СОЭ

С1

1 мкФ

5 нГн

50 мОм

С2

100 нФ

5 нГн

Варьируется в симуляции

С3

10 нФ

5 нГн

Варьируется в симуляции

С4

0.1 нФ

5 нГн

50 мОм

Значения ESR C2 и C3 варьировались от 50 мОм до 750 мОм. Как мы видим ниже, увеличение значения ESR для этих конденсаторов приводит к сглаживанию участков спектра импеданса PDN.

Результаты моделирования, показывающие, что происходит, когда в PDN используются конденсаторы с более высокими значениями ESR.

Эффект интересен, потому что мы можем видеть, что он охватывает целое десятилетие с точки зрения частоты.Обратите внимание, что сглаживание видно от 10 МГц до 100 МГц. На приведенном выше графике отражены только эффекты от конденсаторов, он не содержит никакой информации о емкости плоскости, резонансах плоскости или индуктивности плоскости/дорожки/рельса на плате.

Почему бы не стремиться к критическому демпфированию?

Конечно, можно взять комплексный импеданс PDN в качестве передаточной функции и использовать его для расчета колебаний напряжения, наблюдаемых на контактах питания различных компонентов в вашей PDN. Однако, поскольку в общем случае мы имеем дело с N-полюсной проблемой, значения ESR, необходимые для устойчивости, не обязательно подчиняются простому уравнению.Я бы подошел к этому как к проблеме собственных значений первого порядка и вычислил критерии стабильности для каждой части PDN, что-то, что требует больших математических вычислений. Хотя вы, безусловно, могли бы написать сценарий MATLAB, чтобы автоматизировать это и дать вам представление о переходной характеристике во временной области, я бы вместо этого сосредоточился на том, чтобы оставаться ниже целевого импеданса PDN, стратегически добавляя больше конденсаторов в PDN для увеличения емкости.

Следует отметить, что вам не обязательно иметь ровный спектр импеданса, и с практической точки зрения вы никогда не получите его идеально ровным.Вместо этого сосредоточьтесь на уменьшении пиков ниже вашей цели и убедитесь, что вы протестировали предложенный дизайн.

Вердикт: полезная, но не волшебная пуля

В любое время, когда вам нужно погасить переходное колебание, которое вызывается элементами L и C в цепи, типичным решением является добавление сопротивления. Хотя это обычно не передается таким образом, оптимальным решением является критическое демпфирование переходного отклика, чтобы скорость фронта любого переходного отклика была оптимально быстрой, но осцилляции подавлялись.Слишком большое сопротивление, и у вас медленное время нарастания из-за избыточного демпфирования.

В приведенных выше результатах мы рассмотрели влияние на импеданс, а не на переходную характеристику во временной области. Однако результаты налицо: добавление некоторого сопротивления за счет использования конденсаторов с управляемым ESR сглаживает импеданс PDN, чего и хотелось бы в цифровом PDN. Если вы посмотрите на результаты в моей более ранней статье об оптимизации конденсаторов, вы можете просто добавить больше конденсаторов параллельно, чтобы сдвинуть всю кривую импеданса PDN к более низким значениям.

Если вам нужно найти и импортировать конденсаторы с управляемым ESR в свою конструкцию, обратите внимание на полный набор функций проектирования, компоновки и моделирования печатных плат в Altium Designer®. Встроенные инструменты моделирования SPICE предоставляют вам все необходимое для моделирования вашего проекта до того, как вы создадите свой физический макет. Когда вы закончили разработку и хотите передать файлы своему производителю, платформа Altium 365™ упрощает совместную работу и совместное использование ваших проектов.

Мы только поверхностно рассмотрели возможности Altium Designer на Altium 365.Начните бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 уже сегодня.

Влияние конденсаторов с низким ESR на фильтры нижних частот и моменты, которые необходимо принять во внимание — промышленные устройства и решения

08.10.2019

ЖК-фильтр

Техническая информация

Влияние конденсаторов с низким ESR на фильтры нижних частот и моменты, которые необходимо учитывать

Скачать эту статью  

В последние годы все больше электронного оборудования используют импульсные источники питания.Импульсные источники питания вносят значительный вклад в высокую эффективность и миниатюризацию. С другой стороны, шум от переключения часто становится основным источником шума. Высокоскоростные цифровые устройства также распространяют шум по линиям электропитания. Эти шумы могут ухудшить точность измерения и отношение сигнал/шум, особенно на оборудовании и устройствах, которые включают аналоговые схемы и поэтому требуют управления.

Характеристики фильтров нижних частот

Одним из способов снижения шума в линиях электропитания является использование фильтров нижних частот, подобных тем, которые показаны на схеме справа.Слева — LC-фильтр, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора C; правая сторона представляет собой RC-фильтр, состоящий из сопротивления R и конденсатора C. Оба являются самыми основными пассивными фильтрами нижних частот и имеют функцию непропускания (фильтрации, ослабления) высокочастотных компонентов вставленных линий.

LC-фильтрыRC-фильтры

На приведенных ниже диаграммах показано соотношение между частотой и коэффициентом затухания каждого фильтра.

Фильтр LC, который является вторичным фильтром, ослабляет на -40 дБ/дек от частоты среза fc.Идеальной характеристикой является сохранение этого коэффициента затухания при увеличении частоты. Однако, поскольку нулевая точка fz возникает из-за емкости и ESR конденсатора, затухание +20 дБ/дек добавляется после fz из-за первичного опережения, изменяя коэффициент затухания до -20 дБ/дек.

RC-фильтр, который является первичным фильтром, ослабляет на -20 дБ/дек от fc. Точно так же идеальной характеристикой является сохранение этого уровня затухания. Однако затухание +20 дБ/дек добавляется после fz, компенсируя коэффициент затухания.

Для обоих фильтров чем ниже ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) конденсатора, тем ближе будет характеристика затухания к идеальной, поскольку fz определяется как 1/(2π × Cout × ESR). Другими словами, fz смещается к более высокой частоте, и диапазон частот, в котором может поддерживаться идеальная степень затухания, будет растягиваться до более высокой частоты.

При увеличении емкости конденсатора значения fc и fz будут ниже. Если величина ослабления шума не находится в пределах предпочтительных уровней, даже при увеличении емкости, фактором может быть эффект fz.

ESR конденсаторов и характеристики затухания фильтров нижних частот

Фильтры нижних частот

, использующие LC и RC, поддерживают высокие коэффициенты затухания на высоких частотах, когда ESR конденсатора ниже. Фактические характеристики будут показаны с использованием обычных алюминиевых электролитических конденсаторов и электролитических конденсаторов с низким ESR.

Panasonic предлагает представленную ниже линейку электролитических конденсаторов с низким ESR, в которых в качестве электролита используются проводящие полимерные материалы. Хотя у каждого есть особенности помимо низкого ESR, здесь будет использоваться OS-CON.


  • Алюминиевый полимер
    (Многослойный)

    Конденсатор со сверхнизким ESR,
    лучший в отрасли


  • Танталовый полимер

    Маленький, большой емкости,
    и конденсатор с низким ESR


  • Алюминиевый полимер
    (Ранить)

    Высокая пульсация, сопротивление высокому давлению,
    и конденсатор с низким ESR


  • Алюминиевый гибрид
    (Полимер/Электролит)

    Высоконадежный и выдерживающий напряжение конденсатор с низким ESR


● Конденсатор
  • OS-CON (номер детали 20SEP33M):
    20 В постоянного тока, 33 мкФ, ESR = 37 мОм (фактическое значение измерения)
  • Алюминиевый электролитический конденсатор:
    10 В постоянного тока, 33 мкФ, ESR = 1410 мОм (фактическое значение измерения)
● Сравнение LC-фильтров (L = 10 мкГн)
OS-CONАлюминиевый электролитический конденсатор
● Сравнение RC-фильтров (R = 5.6 Ом)
OS-CONАлюминиевый электролитический конденсатор

Как видите, OS-CON демонстрирует большие коэффициенты затухания в более высоких частотных диапазонах как для LC-, так и для RC-фильтров по сравнению с обычными алюминиевыми электролитическими конденсаторами. Следует отметить, что это результаты сравнений при нормальной температуре. При низких температурах (0ºC или ниже) ESR обычных алюминиевых электролитических конденсаторов резко возрастает, что приводит к значительному падению коэффициента затухания. С другой стороны, ESR OS-CON мало меняется даже при низких температурах и может поддерживать высокие скорости затухания, близкие к скоростям при нормальной температуре.

Применение конденсаторов с низким ESR для сглаживающих конденсаторов для импульсного источника питания и моменты, которые необходимо учитывать

Как показано в примере схемы справа, на выходе импульсного источника питания имеется фильтр нижних частот, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора Cout для сглаживания выходного напряжения. Чтобы Cout минимизировал выходное напряжение пульсаций, важно низкое значение ESR. Соответственно, показанная выше эффективность проводящих полимерных электролитических конденсаторов с низким ESR высоко оценивается.
Однако, поскольку низкое ESR Cout может привести к нестабильности выходного сигнала импульсного источника питания и даже к колебаниям в некоторых случаях, требуется внимание.

Этот пример схемы представляет собой принципиальную схему понижающего импульсного источника питания с диодным выпрямлением в режиме напряжения. Это показывает, что выходное напряжение подается обратно на усилитель ошибки схемы управления для стабильного управления. Хорошо известно, что петля обратной связи имеет тенденцию к нестабильности при отсутствии достаточного запаса по фазе, и то же самое происходит с импульсными схемами питания.Это та же идея для схем усилителей, в которых используются операционные усилители и т. Д. Она основана на соотношении между полюсами и нулями в характеристиках усиления и фазы. Также может потребоваться проверка запаса по фазе для устройств с петлями обратной связи, включающими линейные регуляторы, независимо от того, применяется ли метод преобразования, показанный в примере, или нет.

Короче говоря, колебание возникает, если отставание по фазе в контуре обратной связи достигает 360°. Запасы по фазе ок. 40° и более обычно считаются необходимыми для стабильного управления.Обратная связь в примере схемы является отрицательной обратной связью и, следовательно, изначально имеет отставание по фазе на 180°. К этому добавляется отставание по фазе из-за выходного LC-фильтра в контуре. Соответственно, работа может стать нестабильной прибл. после того, как фазовая задержка LC-фильтра превышает 140° (Общая фазовая задержка 320°)

Влияние ESR на фазу LC-фильтров

Хотя взаимосвязь между коэффициентом затухания (усиление) LC-фильтра и ESR конденсатора описана ранее, ESR также влияет на отставание по фазе.Диаграмма справа показывает коэффициент усиления (коэффициент затухания) и фазовые характеристики реального LC-фильтра в зависимости от частот. Идеальные коэффициенты усиления и фазы показаны тонкими пунктирными линиями.

Для LC-фильтров, которые являются вторичными фильтрами, идеальная характеристика отставания по фазе составляет 180°. Хотя это вызовет колебание просто при добавлении LC-фильтра в контур отрицательной обратной связи, на самом деле это не было бы идеальным из-за нулевой точки.

Отставание по фазе начинается с частоты среза и продолжается до нулевой точки.Он будет продвигаться от нулевой точки до отставания на 90° из-за первичного опережения емкости и ESR Cout (синяя сплошная линия). Здесь ключом является отставание по фазе в нулевой точке.
Контур становится нестабильным, если отставание по фазе в нулевой точке превышает 140°, что может обеспечить запас по фазе прибл. 40°.

Нулевая точка определяется как 1/(2π × Cout × ESR). Если ESR становится ниже, частота нулевой точки становится выше и ближе к идеальной характеристике, фаза отстает примерно на 180°.Другими словами, если запас по фазе становится маленьким, это может вызвать колебание. Кроме того, необходимо учитывать различия в характеристиках компонентов и изменениях температуры. Когда запас по фазе является предельным, у него могут быть потенциальные проблемы, такие как колебания при низких температурах, даже если при нормальной температуре проблем нет.

Эта проблема может быть решена фазовой компенсацией контура обратной связи. Основная идея и метод почти такие же, как фазовая компенсация обычных схем усилителя.Однако он может стать более сложным в зависимости от топологии и режима управления.

Большинство ИС в цепях питания, используемых для переключения источников питания, снабжены выводами для фазовой компенсации. Некоторые типы ИС имеют встроенные схемы фазовой компенсации и не требуют внешней компенсации. Как правило, в техническом описании или руководстве по проектированию используемой ИС источника питания указывается метод фазовой компенсации. Необходимые компоненты состоят из нескольких сопротивлений и конденсаторов.

Поскольку сложно просто измерить частотные характеристики контура ИС источника питания, общая фазовая компенсация выполняется путем оптимизации характеристик переходной характеристики нагрузки. Для этого требуется только нагрузочное устройство и осциллограф. Это прагматично и относительно просто, потому что также предусмотрены стандартные схемы запуска и константы компонентов. Если у вас есть анализатор частотных характеристик (АЧХ), вы можете вносить коррективы при измерении фактических частотных характеристик.

Летний

Поскольку импульсные источники питания и высокоскоростные логические устройства могут быть источниками шума, LC- и RC-фильтры используются как один из способов борьбы с шумом. В обоих случаях ESR используемого конденсатора и характеристики фильтра связаны, а использование конденсаторов с низким ESR позволяет приблизить характеристики затухания фильтра к идеальным. Электролитические конденсаторы Panasonic из проводящего полимера с низким ESR являются эффективным вариантом.

Между тем, для Cout, который является выходным сглаживающим фильтром для импульсных источников питания, низкое ESR является важным требованием для снижения пульсаций напряжения.Эффективным решением этой проблемы также являются проводящие полимерные электролитические конденсаторы с низким значением ESR. Однако Cout с низким значением ESR может сделать выход импульсных источников питания нестабильным, что требует внимания. Эта проблема может быть решена фазовой компенсацией контура обратной связи источников питания. Поскольку цепи питания, в которых используются ИС источника питания, во многих случаях имеют клеммы фазовой компенсации на ИС источника питания, регулировка относительно проста. Принимая во внимание эти моменты, можно проектировать импульсные источники питания с небольшими выходными пульсациями напряжения.

Информация о сопутствующих продуктах

Имитатор фильтра LC

Симулятор LC-фильтра для промышленного и автомобильного использования позволяет моделировать величины затухания при настройке фильтра с использованием силового индуктора Panasonic и алюминиевого электролитического конденсатора, подходящего для промышленного и автомобильного использования.

Симулятор фильтра LC »

↑В начало страницы

Таблица серии

— алюминиевые электролитические конденсаторы

тенге
Тип радиальных выводов Миниатюризация Низкопрофильный тип СРГ ⌀10×12.от 5 до ⌀18×25 мм, низкий профиль           85℃ 2000   6,3~50
КРГ ⌀10×12,5 до ⌀18×25 мм, низкий профиль           105℃ 1000   6.3~50
Стандартный кмк 105℃ Уменьшение размеров           105℃ 1000/2000 6,3~450
Выход источника питания, низкий импеданс Долгий срок службы, низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 6000~10000 6.3~100
тенге Долгий срок службы, сверхнизкий импеданс для сглаживания высоких частот       105℃ 6000~10000 6,3~50
КЖ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 5000~6000 6.3~35
KZE Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 2000~5000 6,3~100
ЗСК Low ESR, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот     105℃ 3000/5000 16~50
КИБ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 4000~10000 6.3~100
КЯ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот       105℃ 4000~10000 6,3~100
КН Низкий импеданс, стандарт для сглаживания высоких частот       105℃ 6000~10000 6.3~100
ЛЗА Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот     105℃ 4000~7000 6,3~35
LXZ Низкий импеданс, уменьшенный размер для сглаживания высоких частот   105℃ 2000~8000 6.3~63
LXY Низкий импеданс для сглаживания высоких частот       105℃ 2000~8000 10~63
LXV Низкий импеданс для сглаживания высоких частот       105℃ 2000~5000 6.3~100
Для сглаживания ввода KXQ Long life, уменьшенный размер, для сглаживания входных данных       105℃ 10 000/12 000 400~450
КХН Long life, уменьшенный размер, для сглаживания входных данных         105℃ 10 000/12 000 350~450
КXL Long life, уменьшенный размер, для сглаживания входных данных         105℃ 10 000/12 000 400~450
KXJ Long life, уменьшенный размер, для сглаживания входных данных     105℃ 8000~12000 160~500
КВБ Long life, уменьшенный размер, для сглаживания входных данных         105℃ 5000 400~450
КВА Long life, уменьшенный размер, для сглаживания входных данных         105℃ 5000 400~450
КХФ Низкий профиль, высокая пульсация для сглаживания входного сигнала           105℃ 3000 400~450
КХЭ Низкий профиль, высокая пульсация для сглаживания входного сигнала           105℃ 2000 400~450
ПАГ Низкий профиль для сглаживания ввода           105℃ 2000 200~450
КЛЖ Отсутствие искр при перенапряжении постоянного тока, для сглаживания входного сигнала           105℃ 2000 200~450
КХФ Долгий срок службы для сглаживания входных данных         105℃ 15 000/20 000 160~450
Выход источника питания ЛЭ Долгий срок службы, уменьшение размеров         105℃ 10 000 10~100
Высокая температура ГПД 125/150 ℃, уменьшение размера (гарантированное короткое время при 150 ℃)   125℃ 3000/5000 25~100
ВДС 125℃ Высокая вибростойкость   125℃ 5000 25~100
GXF 125 ℃ Высокая температура, высокая пульсация     125℃ 3000 25~400
GXL 125℃ Высокая температура     125℃ 5000 10~50
Общий технический паспорт 135/150 ℃, уменьшение размера (гарантированное короткое время при 150 ℃)   135℃ 2000/3000 25~100
ГВД 135℃ Высокая вибростойкость   135℃ 2000~3000 25~100
GQB 150 ℃ Высокая температура, высокая пульсация     150℃ 1000 25, 35
Специальное приложение ЛБВ Для применения подушки безопасности, уменьшение размеров     105℃ 5000 25, 35
LBG Для приложения подушки безопасности     105℃ 5000 25, 35
РН Линейка фотовспышек           Комнатная температура 5000 циклов зарядки/разрядки   300~330
.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.