上期文章告訴了一個教大家如何查找陶瓷電容的參數的方法,這一期我們就來聊一聊鋁電解電容。
普通鋁電解電容的ESR參數
廠家一般都有各種系列的電解電容,低ESR的,長壽命的,高溫的。而標準品是性能最低的,或者是最便宜的,一般溫度和壽命參數是85℃/105℃-1000h/2000h。我這里說的也是這種鋁電解電容。
損耗角正切值是有功功率與無功功率之比,在頻率低的時候,比如120Hz,感抗可以忽略,因此可得到損耗角公式:
普通鋁電解電容在規格書中都是找不到ESR的值,但是有損耗角損耗角參數,我們可以推算下,不過這種推算只能是在120HZ的情況,因為在高頻的情況下,ESL不能忽略,公式就不適用了。
不過,我找到一個尼吉康nichicon的一個通用電解電容的文件,電解電容的ESR隨頻率升高是降低的,變化率并不大,ESR從120Hz變到100Khz,ESR只下降了一半(如果看到了我前面陶瓷電容的文章,會發現陶瓷電容下降100-1000倍左右)如下圖。
下面是幾個品牌的最普通的鋁電解電容參數,按照上述方法計算得120Hz的ESR值如下:
我們可以看到,如果我們限定容值和耐壓,各個廠家的ESR相差不大。
另外,也可以發現,封裝(尺寸大小)不同,對ESR的影響不會太大,但是會影響紋波電流的大小,這也比較容易想明白,尺寸大,能更抗熱,紋波電流自然也越大。
下面大致列下不同容量,不同電壓的鋁電解電容的ESR的大小。
既然各家差不多,就以紅寶石的為例吧,列了一個表格,方便查詢,如下圖。
需要說明的是這個ESR值是在120Hz情況下的,如果頻率升高,按照尼吉康nichicon的文件,ESR是會有所下降,看曲線(文章前面有)大致是2倍左右(100Khz),但是我也找到Nippon提供的文件,ESR下降更多,達到7倍左右。
下圖是Nippon的曲線
所以,我們可以知道普通電解電容的ESR在120Hz是多少,但是其在100Khz或者其它頻率的ESR會更低,具體是多少呢,也不能確定。
Low ESR鋁電解電容
實際上,鋁電解電容廠家一般都會提供多個系列的型號,應用在不同的場合,上面的標準系列只是其中一種,比如下圖是松下的鋁電解電容系列,相當豐富,我們只要按需選擇即可。
我們來看看Low ESR的電解電容的ESR到底有多低呢?
松下的的FT系列100uF-16V電解電容的ESR查詢規格書0.36歐姆,而表標準系列是2.6歐姆,還是小不少的。
尼吉康的UCD系列100uf-16V電解電容的ESR查詢規格書也是0.36歐姆,臺灣Lelon對應的低ESR電容是0.44Ω。
如此看來,同規格各個廠家低ESR鋁電解電容,ESR值相差不大,都為標準的七八分之一左右。
關于ESR先寫到這里了,事實上,鋁電解電容還有很多特性沒說,比如電容容值與溫度的關系,紋波電流與溫度的關系,ESR與溫度的關系等等,這些也是我們硬件工程師應該知道的。
另外,可能還有一些現實實際應用的問題,比如下面這個:
在DCDC升壓電路中,比如輸出48V,我想用電解電容濾波,因為電壓太高,陶瓷電容容量做不了太大,價格非常昂貴,電解電容能不能用標準品的?畢竟Low ESR的電解電容會貴些。或者說用一個小一點陶瓷電容+標準品電解電容混合使用呢?這種問題該怎么分析呢?
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