تجزیه و تحلیل امپدانس خازن و ویژگی های فرکانس ESR

1. مقدمه
ویژگی های فرکانس امپدانس خازن (| z |) و مقاومت به سری معادل (ESR) برای ارزیابی عملکرد آن در طراحی مدار ، به ویژه در سرکوب سر و صدا و تثبیت ولتاژ بسیار مهم است. این مقاله به طور منظم این خصوصیات را با مقایسه خازن های ایده آل و واقعی ، پشتیبانی شده توسط فرمول ها و نمودارها توضیح می دهد.

2. رفتار خازن ایده آل
امپدانس خازن ایده آل کاملاً خازنی است:

جایی که ω فرکانس زاویه ای و ظرفیت CIS است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، ∣z∣decroes به طور معکوس با فرکانس (شکل 2) ، و ESR صفر است (بدون ضرر).

3. رفتار خازن واقعی
خازن های واقعی اثرات انگلی را نشان می دهند (شکل 3)

ESR: ناشی از از دست دادن دی الکتریک و مقاومت الکترود.
ESL: القاء انگلی از الکترودها یا سرب.
پاسخ فرکانس آنها از یک منحنی V (شکل 4) پیروی می کند:

دامنه با فرکانس پایین (منطقه خازنی) : ∣Z∣ = 1/Ωc ، ESR تحت سلطه از دست دادن دی الکتریک.
نقطه تشدید : ∣z∣reaches حداقل (∣Z∣ = ESR) ، تعریف فرکانس خودآزمایی.
دامنه با فرکانس بالا (منطقه استقرایی) : ∣z∣ = ωl ، ESR تحت تأثیر اثر پوست قرار دارد.

4. مقایسه انواع خازن
برای خازن های 10μF (شکل 5):

الکترولیتی آلومینیوم: ESR زیاد در فرکانس های بالا (به دلیل مقاومت در برابر الکترولیت).
سرامیک چند لایه: عملکرد عالی با فرکانس بالا با ESR کم.
خازن های فیلم: ESL کم ، ایده آل برای برنامه های با فرکانس بالا.

5. نتیجه گیری
در مدارهای با فرکانس بالا ، ESR و ESL باید با دقت در نظر گرفته شوند. طراحان باید خازن ها را بر اساس الزامات فرکانس ، مانند سرامیک های چند لایه برای جداسازی و الکترولیتیک آلومینیوم برای فیلتر با فرکانس پایین انتخاب کنند. $ $