ESR (или эквивалентное последовательное сопротивление) - один из самых важных параметров конденсаторов. А вот для чего так важно знать этот параметр и пойдет речь в этой статье.
Содержание
Реальные параметры конденсатора
Высокое значение ESR, чем оно вредно для аппаратуры
Электролитические конденсаторы и ESR
ESR табличные параметры
Измерение ESR
Заключение
Реальные параметры конденсатора
В нашем мире нет ничего идеального и даже, казалось бы, в простейшем конденсаторе, кроме параметра – емкость, есть еще ряд других параметров, которые просто необходимо учитывать. Давайте рассмотрим, из чего состоит реальный конденсатор.
Итак, теперь давайте расшифруем, что же означают все эти элементы:
- R – сопротивление самого диэлектрика и корпуса между обкладками конденсатора.
- С – непосредственно сама емкость рассматриваемого конденсатора.
- ESR – эквивалентное последовательное сопротивление.
- ESI (более распространенное название ESL) – эквивалентная последовательная индуктивность.
Вот из таких элементов и состоит вроде бы простой электролитический конденсатор.
Теперь давайте рассмотрим каждый из элементов более пристально.
Сопротивление диэлектрика (R)
В роли диэлектрика может выступать сам электролит в электролитических конденсаторах, либо любой другой вариант. Также корпус обладает определенным сопротивлением и тоже произведен из диэлектрического материала.
Емкость конденсатора (С)
Величина аккумулируемого заряда указана на самом корпусе изделия, реальная емкость может несколько отличаться от той, что записана.
Последовательная индуктивность ESI (ESL)
Собственная индуктивность обкладок и выводов. В схемах с низкой частотой этим параметром можно просто напросто пренебречь.
ESR
Так вот ESR - это не что иное, как сопротивление выводов и обкладок.
И данная величина высчитывается по такой формуле:
Где:
ρ – удельное сопротивление проводника;
I – длина проводника;
S – площадь поперечного сечения.
По выше представленной формуле вы сможете рассчитать (правда приблизительно) величину сопротивления выводов и обкладок конденсатора.
Но чтобы не сидеть с калькулятором и линейкой, давно созданы специальные приборы.
Высокое значение ESR, чем оно вредно для аппаратуры
Теперь давайте разберемся, чем вредно высокое значение ESR. До того времени, пока в электронике балом стали править импульсные блоки питания никому никакого дела не было до этого параметра.
Ведь при постоянном токе и при низких частотах конденсатор сам по себе оказывает большое сопротивление протекающему электрическому току. И при таких условиях паразитные доли сопротивления ESR просто никого не волновали. А вот конденсатор в ВЧ цепях - это совершенно другая история.
Как известно, конденсатор пропускает переменную составляющую. И при росте частоты сопротивление конденсатора падает. Это утверждение верно, согласно данной формуле:
Где:
Xс– сопротивление самого конденсатора, измеряемое в Ом;
П – 3,14;
F – частота, измеряется в Герцах;
С – емкость, измеряется в Фарадах.
Но одну очень важную деталь мы упустили, а именно то, что при росте частоты сопротивление выводов и пластин имеет постоянную величину.
И если представить себе изделие с бесконечно большой частотой, то в нем сопротивление конденсатора будет равняться его ESR.
А это значит, что по факту конденсатор становится ни чем иным как резистором.
А мы знаем с вами, что резистор в любой сети во время работы рассеивает часть мощности на себе. И выразить эту мощность можно по следующей формуле:
Где
I – сила протекающего тока;
R – сопротивление резистора ESR, измеряется в Омах.
Из этого следует довольно простой и логичный вывод: чем выше будет ESR, тем больше мощности будет рассеиваться. То есть будет больше все нагреваться.
А это значит, если конденсатор обладает большим значением ESR, то и греться он будет гораздо сильнее. А это крайне нежелательно, ведь с ростом температуры у конденсатора будет изменяться емкость.
У конденсаторов даже есть такой параметр как TKE – температурный коэффициент емкости, который как раз и показывает на сколько «уходит» емкость от заявленных параметров в зависимости от роста температуры.
Электролитические конденсаторы и ESR
В большинстве случаев параметр ESR относится именно к электролитическим конденсаторам. Ведь именно электролит, при разогревании начинает терять свою емкость, что несомненно плохо.
Нагрев приводит к быстрому старению и вздутию изделия. И у таких конденсаторов в первую очередь начинает расти ESR, а емкость некоторое время может оставаться даже неизменной (соответствовать надписи на корпусе).
Довольно часто конденсаторы распухают в импульсных блоках питания и материнских платах. И первым признаком такого дефекта является тот факт, что изделие начинает включаться не сразу, а с задержкой.
ESR табличные параметры
Чтобы проверить параметр ESR, нужно знать какая величина является нормой, вот небольшая табличка значений для электролитических конденсаторов.
Измерение ESR
Мы разобрались, что такое ESR и почему этот параметр так важен, теперь давайте узнаем как и с помощью каких приборов этот параметр измерять.
Для этого нам понадобиться RLC – транзистометр, который как раз и способен замерить этот крайне важный параметр. И несколько подопытных конденсаторов.
Производим замеры
Как вы видите, параметр ESR у всех проверенных конденсаторов не превышает табличных значений, а значит, эти конденсаторы вполне можно использовать в высокочастотных схемах.
Изделия с низким ESR
Технологии непрерывно развиваются и сейчас большинство схем строятся на ВЧ части. Поэтому к конденсаторам выдвигаются особые требования. Именно поэтому все больше используются конденсаторы с маркировкой LOW ESR, которые так же могут выделяться золотым цветом.
На сегодняшний день наименьшим ESR обладают керамические и SMD - керамические конденсаторы.
Заключение
Вот такой он немаловажный параметр конденсаторов, который желательно проверить перед сборкой любой поделки. Понравилась статья, тогда ставим палец вверх. Спасибо за ваше внимание!