Kondensaattorin impedanssin ja ESR -taajuusominaisuuksien analyysi

1. Johdanto
Kondensaattorin impedanssin (| z |) ja vastaavan sarjankestävyyden (ESR) taajuusominaisuudet ovat kriittisiä sen suorituskyvyn arvioimiseksi piirisuunnittelussa, etenkin kohinan tukahduttamisessa ja jännitteen stabiloinnissa. Tämä artikkeli selittää systemaattisesti nämä ominaisuudet vertaamalla ihanteellisia ja todellisia kondensaattoreja, joita tukevat kaavat ja kaaviot.

2. Ihanteellinen kondensaattorin käyttäytyminen
Ihanteellinen kondensaattorin impedanssi on puhtaasti kapasitiivinen:

missä ω on kulmataajuus ja cis -kapasitanssi. Kuten kuviossa 1 esitetään, ∣z∣Decreases käänteisesti taajuudella (kuva 2) ja ESR on nolla (ei tappioita).

3. todellinen kondensaattorin käyttäytyminen
Oikea kondensaattorit osoittavat loistavaikutuksia (kuva 3):

ESR: Dielektrisen menetyksen ja elektrodin vastus.
ESL: Loisten induktanssi elektrodien tai liidien perusteella.
Niiden taajuusvaste seuraa V-käyrän (kuva 4):

Matalataajuinen alue (kapasitiivinen alue) : ∣z∣ = 1/ωc, ESR, jota hallitsee dielektrinen menetys.
Resonanssipiste : ∣z∣reaches minimimin (∣z∣ = ESR), määrittelemällä itseresonoiva taajuus.
Korkeataajuusalue (induktiivinen alue) : ∣z∣ = ωl, ESR, johon ihovaikutus vaikuttaa.

4. Kondensaattorityyppien vertailu
10 μF -kondensaattoreille (kuva 5):

Alumiinielektrolyyttinen: Korkea ESR korkeilla taajuuksilla (elektrolyyttien resistiivisyyden vuoksi).
Monikerroksinen keraaminen: Erinomainen korkeataajuinen suorituskyky matalalla ESR: llä.
Elokuvan kondensaattorit: Matala ESL, ihanteellinen korkeataajuisiin sovelluksiin.

5. Johtopäätös
Korkean taajuuden piireissä ESR ja ESL on harkittava huolellisesti. Suunnittelijoiden tulee valita kondensaattorit taajuusvaatimusten perusteella, kuten monikerroksisten keramiikan perusteella irtisanomiseen ja alumiinielektrolytiikkaan matalan taajuuden suodattamiseen.