铝电解电容的ESR到底是多少呢?

来源:汽车电子硬件设计
上期文章告诉了一个教大家如何查找陶瓷电容的参数的方法,这一期我们就来聊一聊铝电解电容。
普通铝电解电容的esr参数
厂家一般都有各种系列的电解电容,低esr的,长寿命的,高温的。而标准品是性能最低的,或者是最便宜的,一般温度和寿命参数是85℃/105℃-1000h/2000h。我这里说的也是这种铝电解电容。
损耗角正切值是有功功率与无功功率之比,在频率低的时候,比如120hz,感抗可以忽略,因此可得到损耗角公式:
普通铝电解电容在规格书中都是找不到esr的值,但是有损耗角损耗角参数,我们可以推算下,不过这种推算只能是在120hz的情况,因为在高频的情况下,esl不能忽略,公式就不适用了。
不过,我找到一个尼吉康nichicon的一个通用电解电容的文件,电解电容的esr随频率升高是降低的,变化率并不大,esr从120hz变到100khz,esr只下降了一半(如果看到了我前面陶瓷电容的文章,会发现陶瓷电容下降100-1000倍左右)如下图。
下面是几个品牌的最普通的铝电解电容参数,按照上述方法计算得120hz的esr值如下:
我们可以看到,如果我们限定容值和耐压,各个厂家的esr相差不大。
另外,也可以发现,封装(尺寸大小)不同,对esr的影响不会太大,但是会影响纹波电流的大小,这也比较容易想明白,尺寸大,能更抗热,纹波电流自然也越大。
下面大致列下不同容量,不同电压的铝电解电容的esr的大小。
既然各家差不多,就以红宝石的为例吧,列了一个表格,方便查询,如下图。
需要说明的是这个esr值是在120hz情况下的,如果频率升高,按照尼吉康nichicon的文件,esr是会有所下降,看曲线(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,达到7倍左右。
下图是nippon的曲线
所以,我们可以知道普通电解电容的esr在120hz是多少,但是其在100khz或者其它频率的esr会更低,具体是多少呢,也不能确定。
low esr铝电解电容
实际上,铝电解电容厂家一般都会提供多个系列的型号,应用在不同的场合,上面的标准系列只是其中一种,比如下图是松下的铝电解电容系列,相当丰富,我们只要按需选择即可。
我们来看看low esr的电解电容的esr到底有多低呢?
松下的的ft系列100uf-16v电解电容的esr查询规格书0.36欧姆,而表标准系列是2.6欧姆,还是小不少的。
尼吉康的ucd系列100uf-16v电解电容的esr查询规格书也是0.36欧姆,台湾lelon对应的低esr电容是0.44ω。
如此看来,同规格各个厂家低esr铝电解电容,esr值相差不大,都为标准的七八分之一左右。
关于esr先写到这里了,事实上,铝电解电容还有很多特性没说,比如电容容值与温度的关系,纹波电流与温度的关系,esr与温度的关系等等,这些也是我们硬件工程师应该知道的。
另外,可能还有一些现实实际应用的问题,比如下面这个:
在dcdc升压电路中,比如输出48v,我想用电解电容滤波,因为电压太高,陶瓷电容容量做不了太大,价格非常昂贵,电解电容能不能用标准品的?毕竟low esr的电解电容会贵些。或者说用一个小一点陶瓷电容+标准品电解电容混合使用呢?这种问题该怎么分析呢?

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