การวิเคราะห์ความต้านทานตัวเก็บประจุและลักษณะความถี่ ESR

1. บทนำ
ลักษณะความถี่ของความต้านทานของตัวเก็บประจุ (| z |) และความต้านทานซีรีย์เทียบเท่า (ESR) มีความสำคัญต่อการประเมินประสิทธิภาพในการออกแบบวงจรโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการยับยั้งเสียงรบกวนและการรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า บทความนี้อธิบายลักษณะเหล่านี้อย่างเป็นระบบโดยการเปรียบเทียบตัวเก็บประจุในอุดมคติและตัวเก็บประจุจริงได้รับการสนับสนุนโดยสูตรและกราฟ

2. พฤติกรรมตัวเก็บประจุในอุดมคติ
ความต้านทานของตัวเก็บประจุในอุดมคติคือ capacitive ล้วนๆ:

โดยที่Ωเป็นความถี่เชิงมุมและความจุ CIS ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ∣z∣decreases ผกผันด้วยความถี่ (รูปที่ 2) และ ESR เป็นศูนย์ (ไม่มีการสูญเสีย)

3. พฤติกรรมตัวเก็บประจุจริง
ตัวเก็บประจุที่แท้จริงแสดงผลของกาฝาก (รูปที่ 3):

ESR: เกิดจากการสูญเสียอิเล็กทริกและความต้านทานอิเล็กโทรด
ESL: การเหนี่ยวนำของกาฝากจากอิเล็กโทรดหรือตะกั่ว
การตอบสนองความถี่ของพวกเขาเป็นไปตาม V-curve (รูปที่ 4):

ช่วงความถี่ต่ำ (ภูมิภาค capacitive) : ∣z∣ = 1/Ωc, ESR ถูกครอบงำโดยการสูญเสียอิเล็กทริก
จุดกำทอน : ∣z∣reaches ขั้นต่ำ (∣z∣ = ESR), กำหนดความถี่ที่น่าพอใจในตนเอง
ช่วงความถี่สูง (ภูมิภาคอุปนัย) : ∣z∣ = Ωl, ESR ได้รับผลกระทบจากผลกระทบของผิวหนัง

4. การเปรียบเทียบประเภทตัวเก็บประจุ
สำหรับตัวเก็บประจุ10μF (รูปที่ 5):

อลูมิเนียมอิเล็กโทรไลติก: ESR สูงที่ความถี่สูง (เนื่องจากความต้านทานอิเล็กโทรไลต์)
เซรามิกหลายชั้น: ประสิทธิภาพความถี่สูงที่ยอดเยี่ยมพร้อม ESR ต่ำ
ตัวเก็บประจุภาพยนตร์: ESL ต่ำเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความถี่สูง

5. บทสรุป
ในวงจรความถี่สูง ESR และ ESL จะต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ นักออกแบบควรเลือกตัวเก็บประจุตามความต้องการความถี่เช่นเซรามิกหลายชั้นสำหรับ decoupling และอิเล็กโทรไลต์อลูมิเนียมสำหรับการกรองความถี่ต่ำ