ESR de condensador cerámico

He estado investigando un poco sobre los condensadores cerámicos, ya que necesito uno para la salida de mi convertidor reductor síncrono. Y como es muy común que la ESR no se proporcione directamente en las hojas de datos, tenemos que calcularla nosotros mismos mediante el valor del factor de disipación dado a una determinada frecuencia (normalmente 120 Hz) para un determinado valor de capacitancia.

mi S R = D F 2 π F C

Por ejemplo, si tengo este condensador cerámico , puedo calcular la ESR como

0.05 2 π 120 470 m F = 141 metro Ω

(página 1 de la hoja de datos, cálculo para un límite de 470uF).

Ahora mi pregunta es, ¿qué sucede si estoy usando este condensador en mi circuito a 100 kHz? Su ESR debería disminuir ¿verdad? Como creo que la ESR debería disminuir al aumentar la frecuencia. Pero el factor de disipación también aumenta con el aumento de la frecuencia. Entonces, ¿cómo se puede estimar la ESR del condensador a alta frecuencia? Como no hay una relación gráfica de Frecuencia vs ESR O Frecuencia vs DF en las hojas de datos (he revisado casi 100 hojas de datos). Entonces, ¿hay alguna forma de estimar la ESR de este capacitor a una frecuencia más alta de 100 kHz?

De hecho, estaré cargando mi celda de batería con la ayuda de mi convertidor reductor y necesito que la ESR del capacitor sea inferior a 10 mOhms, porque esa es la ESR de mi celda de batería (mencionada en la hoja de datos), así que estoy tratando de buscar un condensador cerámico con una ESR más baja que esta, para minimizar mi ondulación de voltaje en la salida.

Sus útiles comentarios serán apreciados.

¡Gracias!

Respuestas (4)

Si bien la ESR no siempre se proporciona, a menudo es fácil de encontrar en un sitio web de mejores fabricantes. Muchos tienen herramientas en línea o descargables que le mostrarán toda la información que pueda desear sobre una gorra. Con el aumento de la necesidad de simular PDN para tableros cotidianos, la gente ha estado exigiendo exactamente este tipo de información.

Por ejemplo, eche un vistazo a la herramienta de simulación de surf de Murata. ingrese la descripción de la imagen aquí

Es gratis, por supuesto, y todo lo que tiene que hacer es seleccionar un condensador de la lista y, entre otras cosas, puede ver el gráfico de ESR e impedancia frente a frecuencia. Si está simulando, es fácil extraer un modelo RLC simple de los datos.

Si está utilizando ese condensador a 100 kHz, podría estar interesado en su ESL - inductancia en serie - es una parte con plomo y bastante grande y esto puede inundar la resistencia y causarle horribles problemas de resonancia: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estaría buscando un capacitor que se especificara de manera más completa y sería más probable que fuera un electrolítico radial. También consideraría los beneficios de tenerlo en paralelo con un capacitor cerámico de 1uF y tal vez uno de 100nF; este tipo de dispositivos generalmente están bastante bien especificados para altas frecuencias.

Mi consejo es encontrar una solución más adecuada.

Ahora mi pregunta es, ¿qué sucede si estoy usando este condensador en mi circuito a 100 kHz? Su ESR debería disminuir ¿verdad?

No, el factor de disipación se aplica a una frecuencia específica: no puede simplemente calcular la ESR en F1 y esperar que se convierta en un valor diferente en F2. Wiki nos dice: -

DF variará dependiendo del material dieléctrico y la frecuencia de las señales eléctricas.

La ecuación de ESR funciona siempre que esté por debajo de la frecuencia de resonancia de la tapa. Si observa la curva de "muesca" de la impedancia, la ESR debería disminuir hasta el punto en que la tapa está en su punto de resonancia, después de lo cual verá que la ESL parásita comienza a ser más pronunciada. Aquí es donde la ecuación anterior está incompleta (en la frecuencia resonante y superior).

Sé que esta pregunta muy antigua tiene la mejor respuesta por some hardware guy. Termino aquí porque estaba buscando la misma pregunta. Realmente probaré lo que some hardware guyha sugerido y creo que es la mejor manera de asegurarme de que su capacitor funcione para su aplicación específica.

Sin embargo, descubrí una nota muy interesante de Richard Fiore (38 years of experience in RF engineering). La nota dice:

La ESR normalmente se expresa en miliohmios a frecuencias específicas por la mayoría de los fabricantes. Los estándares más utilizados como guía son EIA RS483 y MIL-C-55681. Las medidas se realizan a varias frecuencias entre 30 MHz y 1 GHz. Por lo tanto, es necesario considerar el valor de ESR en su frecuencia de diseño específica. Si, por ejemplo, está diseñando para una aplicación inalámbrica de 900 MHz y la ESR se especifica a 150 MHz, la ESR a 900 MHz se puede calcular multiplicando la ESR especificada a 150 MHz por √ 900/150. Esta relación se comporta bien en RF y explica el "efecto piel". El ESR es el principal elemento de pérdida del condensador y se utiliza para determinar la pérdida de potencia, es decir; P = I²*VSG.

Según él, ESRaumenta con la frecuencia (incluso yo solía pensar eso). Sin embargo, en caso de que no tenga acceso a las herramientas o gráficos del fabricante, creo que consideraré su fórmula para calcular la ESR a la frecuencia deseada.