Analiza impedancije kondenzatora i frekvencije ESR -a

1. Uvod
Frekvencijske karakteristike impedancije kondenzatora (| z |) i ekvivalentne serijske otpornosti (ESR) presudne su za procjenu njegovih performansi u dizajnu kruga, posebno u suzbijanju buke i stabilizaciji napona. Ovaj članak sustavno objašnjava ove karakteristike usporedbom idealnih i stvarnih kondenzatora, podržanih formulama i grafikonima.

2. Idealno ponašanje kondenzatora
Impedancija idealnog kondenzatora je čisto kapacitivna:

gdje je ω kutna frekvencija i cis kapacitivnost. Kao što je prikazano na slici 1, ∣z∣decreasis obrnuto s frekvencijom (slika 2), a ESR je nula (bez gubitaka).

3. Pravo ponašanje kondenzatora
Pravi kondenzatori pokazuju parazitske učinke (slika 3):

ESR: Uzrokovano dielektričnim gubitkom i otporom elektroda.
ESL: Parazitska induktivnost iz elektroda ili olova.
Njihov frekvencijski odziv slijedi V-krivulju (slika 4):

Niskofrekventni raspon (kapacitivna regija) : ∣z∣ = 1/ωc, ESR dominirajući dielektričnim gubitkom.
Rezonantna točka : ∣z∣Reass minimum (∣z∣ = esr), definiranje samo-rezonantne frekvencije.
Visokofrekventni raspon (induktivna regija) : ∣z∣ = ωl, ESR pogođen efektom kože.

4. Usporedba vrsta kondenzatora
Za 10μF kondenzatore (slika 5):

Aluminijski elektrolitički: Visoki ESR na visokim frekvencijama (zbog otpora elektrolita).
Višeslojni keramika: Izvrsne visokofrekventne performanse s niskim ESR-om.
Filmski kondenzatori: Niski ESL, idealan za visokofrekventne aplikacije.

5. Zaključak
U visokofrekventnim krugovima, ESR i ESL moraju se pažljivo razmotriti. Dizajneri bi trebali odabrati kondenzatore na temelju frekvencijskih zahtjeva, kao što je višeslojna keramika za razdvajanje i aluminijska elektrolitika za filtriranje niske frekvencije.