Analýza impedancie kondenzátora a charakteristík frekvencie ESR

1. Úvod
Frekvenčné charakteristiky impedancie kondenzátora (| z |) a ekvivalentného odporu série (ESR) sú rozhodujúce pre hodnotenie jeho výkonu pri návrhu obvodu, najmä pri potláčaní hluku a stabilizácie napätia. Tento článok systematicky vysvetľuje tieto charakteristiky porovnaním ideálnych a skutočných kondenzátorov podporovaných vzorcami a grafmi.

2. Ideálne správanie kondenzátora
Ideálna impedancia ideálneho kondenzátora je čisto kapacitná:

kde Ω je uhlová frekvencia a kapacita cis. Ako je znázornené na obrázku 1, ∣z∣Decrease sa inverzne s frekvenciou (obrázok 2) a ESR je nula (žiadne straty).

3. Skutočné správanie kondenzátora
Skutočné kondenzátory vykazujú parazitické účinky (obrázok 3):

ESR: Spôsobené dielektrickou stratou a odporom elektród.
ESL: Parazitická indukčnosť z elektród alebo vodičov.
Ich frekvenčná odozva sleduje krivku V (obrázok 4):

Nízkofrekvenčný rozsah (kapacitná oblasť) : ∣z∣ = 1/ωc, ESR, ktoré dominuje dielektrická strata.
Rezonančný bod : ∣z∣reaches minimum (∣z∣ = esr), definovanie samostatnej frekvencie.
Vysokofrekvenčný rozsah (induktívna oblasť) : ∣z∣ = ωl, ESR ovplyvnený efektom kože.

4. Porovnanie typov kondenzátorov
Pre 10 uF kondenzátory (obrázok 5):

Hliníkové elektrolytické: Vysoký ESR pri vysokých frekvenciách (v dôsledku odporu elektrolytov).
Viacvrstvová keramika: Vynikajúci vysokofrekvenčný výkon s nízkym ESR.
Filmové kondenzátory: Nízka ESL, ideálna pre vysokofrekvenčné aplikácie.

5. Záver
Vo vysokofrekvenčných obvodoch je potrebné starostlivo zvážiť ESR a ESL. Dizajnéri by si mali vybrať kondenzátory na základe frekvenčných požiadaviek, ako je viacvrstvová keramika pre oddelenie a elektrolytiku hliníka pre nízkofrekvenčné filtrovanie.