Ripple current конденсатора что это

Конденсаторы Low ESR и Low Impedance. В чём разница?

Электролитические конденсаторы с низким ЭПС и низким импедансом

В настоящее время в продаже имеется огромное количество электролитических конденсаторов с разными эксплуатационными характеристиками. Те, кто имеет дело с электроникой, возможно уже слышали или даже сталкивались с обозначениями вроде Low ESR или Low Imp.

Если с Low ESR всё вполне понятно, достаточно знать, что такое эквивалентное последовательное сопротивление, то вот с Low Imp у многих возникают вполне обоснованные вопросы.

Ripple current конденсатора что это. low esr i low impedance kondensatory. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-low esr i low impedance kondensatory. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка low esr i low impedance kondensatory

Забегая вперёд, скажу, что конденсаторы Low ESR и Low Impedance, это почти одно и тоже.

Чтобы разобраться, в чём разница между ними, вспомним некоторые известные факты об устройстве алюминиевого электролитического конденсатора.

Из-за скручивания анодной и катодной обкладок в рулон образуется паразитная индуктивность. Величина этой индуктивности составляет 20. 200 нГн. Чтобы как-то учесть «паразитную» индуктивность конденсатора стали использовать такой показатель, как ESL (Equivalent Series Inductance) – эквивалентная последовательная индуктивность. В технической литературе обычно применяется именно аббревиатура ESL, а не ESI, хотя можно встретить и то, и то.

Так как электролит, катодная и анодная обкладка, а также переходные соединения и выводы обладают активным сопротивлением, то всё это «собрали вместе» и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR – Equivalent Series Resistance).

Стоит понимать, что ESR зависит от температуры, напряжения и частоты! И, хотя, ESR считается активной составляющей полного сопротивления (импеданса, Z), которое по идее не должно зависеть ни от ёмкости, ни от частоты, но из-за того, что основной вклад в ESR вносит сопротивление электролита, то величина ESR подвержена изменению под действием разных факторов.

Теперь, давайте разберёмся с импедансом или по-другому полным сопротивлением (Z). На зарубежный манер это Impedance, а сокращённо Imp.

Импеданс включает как активное, так и реактивное сопротивление (ёмкостное XC и индуктивное XL), которое зависит от частоты. С наличием ёмкостного сопротивления всё понятно, ведь речь идёт о конденсаторе. А вот индуктивное сопротивление – это уже следствие наличия ESL (паразитной индуктивности), которая образуется из-за намотки алюминиевой фольги.

Формула расчёта импеданса для последовательной цепи выглядит так:

Ripple current конденсатора что это. formula raschyota impedansa. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-formula raschyota impedansa. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка formula raschyota impedansa

где, R – активное сопротивление цепи, Ом (Ω);

XL = ωL = 2πƒL – индуктивное сопротивление, Ом (Ω).

XC = 1/ωC = 1/2πƒC – ёмкостное сопротивление, Ом (Ω).

В случае с электролитическим конденсатором R ≈ ESR. Получаем вот такую формулу:

Ripple current конденсатора что это. impedans elektroliticheskogo kondensatora. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-impedans elektroliticheskogo kondensatora. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка impedans elektroliticheskogo kondensatora

Электролитические конденсаторы полярны и способны работать только в цепях с постоянным или пульсирующим напряжением.

Так как через него протекают импульсные токи высокой частоты, то, в силу своего конструктивного исполнения, на разной частоте он будет оказывать разное сопротивление.

Теперь взглянем на график. На нём показано, как меняется величина ESR (R), XC, XL, Z в зависимости от частоты.

Ripple current конденсатора что это. zavisimost impedansa ot chastoty. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-zavisimost impedansa ot chastoty. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка zavisimost impedansa ot chastoty

Как видим, с ростом частоты ESR (R) постепенно уменьшается. Также стоит отметить, что с ростом температуры ESR тоже уменьшается, так как удельная электропроводность электролита растёт.

Ёмкостное сопротивление XC с ростом частоты (пульсаций) также стремительно падает и в конечном итоге становится меньше того самого ESR (R).

С индуктивным сопротивлением XL, которое обусловлено наличием ESL, всё обстоит наоборот. С ростом частоты оно увеличивается. Реактивное сопротивление индуктивности начинает проявлять себя на частотах выше 100 – 1000 кГц. Это приводит к тому, что на высоких частотах конденсатор всё меньше представляет собой ёмкость.

Из этого следует вывод, что чем больше ESL, тем ниже частота, до которой конденсатор ведёт себя как ёмкость. Таким образом, ESL влияет на способность конденсатора работать в цепях с высокой частотой пульсации тока (импульсных источниках питания, цифровых системах и пр.).

Так как индуктивное сопротивление (из-за ESL) является частью полного сопротивления Z (импеданса), также, как и ESR, то конденсаторы, которые имеют низкий ESL и ESR, называют конденсаторами Low Impedance (сокр. Low Imp).

Таким образом, конденсаторы, которые имеют низкий импеданс ещё лучше тех, что имеют низкий ESR, так как могут работать ещё и на более высоких частотах.

Производители делят конденсаторы на серии. Каждая серия обладает разными свойствами и эксплуатационными характеристиками.

Чтобы узнать, какими свойствами обладает конденсатор можно найти даташит на серию, к которой он принадлежит.

Как правило, серию указывают на виниловой оболочке рядом с номинальной ёмкостью и рабочим напряжением. На фото показаны конденсаторы Jamicon серии TX.

В справочной документации (даташите) величину импеданса приводят для частоты 100 кГц и температуры +20°C.

Стоит отметить, что на частоте 100 кГц, которая считается типичной для импульсных источников питания, величина импеданса и ESR отличается незначительно. Поэтому разницы между Low Impedance и Low ESR конденсаторами практически нет. Другое дело, если тот будет работать в более высокочастотной цепи. В таком случае, Low Impedance конденсатор подойдёт лучше.

На скриншоте далее показана часть таблицы из даташита на конденсаторы Jamicon серии TX, которые имеют низкий импеданс и высокое рабочее напряжение.

Ripple current конденсатора что это. tablica s parametrami kondensatorov. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-tablica s parametrami kondensatorov. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка tablica s parametrami kondensatorov

Аналогично обстоит дело и с ESR. Его величину также указывают для частоты 100 кГц (температура +20°C).

Не секрет, что высокий ESR плохо сказывается на сроке службы электролитического конденсатора. При любом изменении напряжения на обкладках конденсатора через него протекает импульс тока, так называемый Ripple current – пульсация тока (R.C.).

При этом на ESR выделяется тепло, которое разогревает электролит и способствует его испарению. Со временем это приводит к снижению ёмкости конденсатора и его полной неработоспособности.

Заглянем в даташит на конденсаторы Jamicon серии MZ, которые заточены под импульсные источники питания. Это низковольтные Low ESR конденсаторы. Их рабочее напряжение не превышает 25V (6,3. 25V). Идеально подойдут для ремонта компьютерных блоков питания.

Кроме всего прочего, в таблице указана максимальная величина тока пульсации (R.C.), на которую рассчитан конденсатор. Чем больше значение R.C., тем больший импульсный ток сможет выдержать конденсатор длительное время. Указанный производителем импульсный ток (R.C.) не рекомендуется превышать, так как конденсатор будет перегреваться и, как следствие, раньше выйдет из строя.

Также можно встретить конденсаторы со сверхмалым импедансом (Ultra low impedance), например, такие, как Jamicon серии WJ. Они заточены под использование специально в компьютерных материнских платах и способны работать в широком частотном диапазоне. Такие конденсаторы имеют как низкий ESR, так и ESL (малую паразитную индуктивность).

Чтобы как-то снизить импеданс конденсаторов производителям приходиться всячески уменьшать паразитную индуктивность и использовать электролит, которой обладает высокой удельной электропроводностью в широком диапазоне температур.

С развитием цифровой электроники, работающей на высоких тактовых частотах, а также широким внедрением импульсных источников питания, требования к современным электролитическим конденсаторам резко возросли. При конструировании и ремонте необходимо обращать внимание на такие параметры, как ЭПС конденсатора и его импеданс, так как это напрямую влияет на качество и длительность его работы.

Многих интересует вопрос, каким должно быть значение ESR, чтобы считать конденсатор пригодным? Для тех, кто внимательно прочитал приведённый материал ответ напросится сам собой.

Если удаётся определить серию конденсатора, то все необходимые данные можно найти в даташите. Данные ЭПС или импеданса из таблиц даташита можно считать «эталонными», наподобие таблицы ESR.

Ну, а далее нужно иметь под рукой универсальный тестер электронных компонентов, который замеряет в том числе и ESR. Сравнив результаты замеров с данными из таблицы легко понять, насколько конденсатор пригоден для дальнейшей работы.

Тут стоит помнить, что полученные данные будут отличаться от табличных, так как величина ЭПС зависит от температуры и частоты измерения. В любом случае разница не должна быть слишком большой.

Источник

Ripple current конденсатора что это

Ripple current конденсатора что это. book. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-book. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка book Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Ripple current конденсатора что это. book. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-book. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка bookТехническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Ripple current конденсатора что это. book. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-book. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка book Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Ripple current конденсатора что это. book. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-book. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка bookАлфавитный указатель статей в книгах и журналах

Ripple current конденсатора что это. add. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-add. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка addБонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

Ripple current конденсатора что это. Ukr. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-Ukr. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка Ukr
сделано в Украине

Ripple current конденсатора что это. l8831. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-l8831. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка l8831

Выбор конденсаторов для импульсных преобразователей напряжения

Ripple current конденсатора что это. section library. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-section library. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка section library

Семейный альбом электролитов. Ключевые параметры

Температурный диапазон, срок эксплуатации (Lifetime), категория надежности (Reliability Grade)

Ripple current конденсатора что это. 5 115 1. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-5 115 1. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка 5 115 1

Ripple current конденсатора что это. 5 115 2. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-5 115 2. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка 5 115 2
(нажмите для увеличения)

Источник

Ripple current конденсатора что это

+- Hi-Fi Forum (https://hi-fidelity-forum.com/forum)
+— Форум: Звук (/forum-3.html)
+— Форум: Hi-Fi Аудио (/forum-8.html)
+— Тема: Ограничение тока заряда конденсатора Mundorf M-Lytik AG (/thread-160887.html)

не создавате сущностей сверх необходимого.

приведенный пример слишком идеален.
в реальности между трансформатором и конденсатором стоит НЕ идеальный диод, сам конденсатор не идеален, куча проводов, паек и т.д.
и вообще первым горит диодный мостик.

а вот разряд «на отвертку» или в аппарат для сварки действительно «любят» не все конденсаторы.
но человек в зравом уме, думаю, мюндорфы туда ставить и не будет.

Обмотка трансформатора сама имеет очень даже конкретное сопротивление, что весьма весьма ограничит пик тока, даже в транзисторных аппаратах, где сопро вторички омы или доли ома. Ну а если банка за совсем за рамкой разумного и достаточного,то ставил коммутируемую лпч в первичку )

В ламповых кенотронных выпрямителях ставят от 10 до 30 Ом.

(19-03-2016 18:45) Алекс1965 писал(а): В ламповых кенотронных выпрямителях ставят от 10 до 30 Ом.

Верно, пиковый ток сам трансформатор ограничит влетая в насыщение железом, так что не нужно особо «париться». Да и диоды выпрямителя та еще прелесть.

Есть такая штука как термистор но это уже не по хайэнду, и вообще есть реле ограничения, это да.

В начале усилок (обычно где 100 000 мкф на 100 вольт (кстати сравните со своим) ) включается через резистор 40 ватт к примеру, потом уже реле закорачивает резистор.

В концертниках где большие номиналы емкостей там всегда стоит плавный пуск, иначе выбивает 3×32 ампера автомат, бывало.

Цитата: «большие токи заряда неизбежно приводят к деградации конденсаторов».

Ну собственно я не слышал чтобы конденсатор разрывало или он деградировал подобно АКУМУЛЯТОРУ )))

К примеру конденсаторы в системах питания процессоров всегда работают с токами в сотку ампер с высокой частотой всегда.

Но лопают они из за температуры дросселей и работе при 80-100С
В основном.
А современные уже не лопают.

В плохих китайских (фирменных современных тоже) усилках я часто менял кондеры по причине высыхания электролита, и работы усилка на мощностях киловатты и частотах килогерцы.

В хороших усилках такого явления нет десятилетиями, даже по 30 лет проходит и ничего.

Кстати вопрос в догонку.
Я был на экспериментах где батарея электролитов заряжалась а потом закорачивалась на катушку в 1 виток, токи были в 50 000 ампер и более токи разряда, как то никто и не задумывался о деградации.
Собственно ее и не было этой деградации.

«. Я был на экспериментах где батарея электролитов заряжалась а потом закорачивалась на катушку в 1 виток, токи были в 50 000 ампер и более токи разряда, как то никто и не задумывался о деградации. «

Фигасе. rail-gun какой? Ripple current конденсатора что это. shocked. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-shocked. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка shocked

at Tmax and 100Hz. Это долговременный ток, с ним проблем нет. А речь о кратковременном импульсе при заряде.

Не заморачивался с таким. Если Вам так сильно нужно- ставьте вспомогательную схему и ловите переход через 0 в сети и на нем коммутируйте трансформатор.

Фигасе. rail-gun какой?Ripple current конденсатора что это. shocked. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-shocked. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка shocked

Городская легенда. цифра родилась потом, сначала говорили «очень большой ток».
Ripple current конденсатора что это. biggrin. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-biggrin. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка biggrin

МБМ?
токи поболее? смешно.
разделите напряжени на МБМ на еого ESR и узнаете какой ток мог бы быть.
А что, МБМ были на 8 мкФ?

(19-03-2016 19:49) Wehr-wolf писал(а): Есть такая штука как термистор но это уже не по хайэнду.

Чего так? Есть какие-то предпосылки или просто не по-удифильски звучит термистор?

Цитата: Чего так? Есть какие-то предпосылки или просто не по-удифильски звучит термистор?

Спросите у удифилов Ripple current конденсатора что это. tongue0011. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-tongue0011. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка tongue0011

Во всяком случае элемент типа полупроводниковый, остальное додумайте сами в меру своего удифильства Ripple current конденсатора что это. kiss. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-kiss. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка kiss

Правда работает ХОРОШО, для того и придуман.

(19-03-2016 20:44) Black_Jack писал(а): МБМ?
токи поболее? смешно.
разделите напряжени на МБМ на еого ESR и узнаете какой ток мог бы быть.
А что, МБМ были на 8 мкФ?

эже-ли искрило и в глазах темнело
— это оооочень хорошая дурь была Ripple current конденсатора что это. m1063. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-m1063. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка m1063

(19-03-2016 23:08) K.V.V. писал(а): А что, если бы я написал МБГО, МБГЧ, МБХЗ это сильно бы поменяло суть сказанного?

Напомнило мне анекдот. Ripple current конденсатора что это. wink. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-wink. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка wink

«У армянского радио спросили:
— Правда ли, что академик Амбарцумян выиграл «Волгу» по лотерее?
— Да. Только не академик, а футболист, и не по лотерее, а в преферанс, и не выиграл, а проиграл, и не Волгу, а сто рублей.»

Источник

ripple current

1 ripple current

ток пульсаций
слабопульсирующий ток


[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

Синонимы

2 ripple current

3 ripple current

4 ripple current

5 ripple current

6 ripple current

7 ripple current

8 ripple current

9 ripple current

10 ripple current

11 ripple current

12 ripple current

13 ripple current

14 ripple current

15 ripple current

См. также в других словарях:

Ripple current — refers to the AC portion of the current signal applied to a device in its application. Although this term defines an AC portion of the applied signal, it is usually in reference to the small level of variation of DC signals encountered in a power … Wikipedia

ripple current — pulsacijų srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pulsation current; ripple current vok. Brummstrom, m; Welligkeitsstrom, m rus. ток пульсаций, m pranc. courant ondulé, m … Automatikos terminų žodynas

ripple current — /ˈrɪpəl kʌrənt/ (say ripuhl kuruhnt) noun a variation in a direct current which has arisen from the fact that the current was derived from an alternating current … Australian-English dictionary

Ripple (electrical) — The most common meaning of ripple in electrical science, is the small unwanted residual periodic variation of the direct current (dc) output of a power supply which has been derived from an alternating current (ac) source. This ripple is due to… … Wikipedia

Ripple down rules — is a knowledge acquisition methodology. Knowledge acquisition is a method to transfer knowledge from human experts to knowledge based systems. Introductory material Ripple Down Rules (RDR) is an incremental knowledge acquisition methodology. RDR… … Wikipedia

Ripple — Rip ple, n. 1. The fretting or dimpling of the surface, as of running water; little curling waves. [1913 Webster] 2. A little wave or undulation; a sound such as is made by little waves; as, a ripple of laughter. [1913 Webster] .… … The Collaborative International Dictionary of English

Ripple grass — Ripple Rip ple, n. 1. The fretting or dimpling of the surface, as of running water; little curling waves. [1913 Webster] 2. A little wave or undulation; a sound such as is made by little waves; as, a ripple of laughter. [1913 Webster]

Ripple marks — Ripple Rip ple, n. 1. The fretting or dimpling of the surface, as of running water; little curling waves. [1913 Webster] 2. A little wave or undulation; a sound such as is made by little waves; as, a ripple of laughter. [1913 Webster]

Ripple marks — Ancient wave ripple marks in sandstone, Moenkopi Formation, Capitol Reef National Park, Utah … Wikipedia

Источник

Ripple Current and its Effects on the Performance of Capacitors

Ripple current конденсатора что это. Cap ripple c0837 figure1. Ripple current конденсатора что это фото. Ripple current конденсатора что это-Cap ripple c0837 figure1. картинка Ripple current конденсатора что это. картинка Cap ripple c0837 figure1

source: Capacitor Faks blog

Capacitors are critical elements in most analog and digital electronic circuits. They are used for a broad array of applications including decoupling, filtering, bypassing, coupling, and so on. Different applications have different performance requirements and demand capacitors with specific characteristics. The power dissipated by a capacitor is a function of ripple current and equivalent series resistance. As such, the ripple current capability is one of the key parameters to consider when selecting a capacitor for a specific application. Other critical parameters include capacitance, voltage rating, equivalent series resistance, and equivalent series inductance.

In most electronic devices, the DC current signal applied to a circuit has an AC portion. This AC portion is referred to as the ripple current. Some capacitors have high ripple current ratings while others have low ripple current ratings. Although there are standards for calculating these ratings, some manufacturers use their own techniques. In capacitors, power loss and internal heating are dependent on ripple current.

The temperature rise depends on ripple current, thermal resistance, and equivalent series resistance. The overall thermal resistance is dependent on thermal resistance between the component and the ambient environment and internal thermal resistance. Thermal resistance varies from one capacitor to another depending on external surface area and internal construction. In most capacitors, the equivalent series resistance is dependent on operating temperature and frequency.

The ripple current degrades a capacitor by raising its internal temperature. The failure rate of capacitors is directly related to the temperature of operation, and operating capacitors at high temperatures shortens their life. As such, ripple current lowers the reliability of capacitors, thereby limiting the overall reliability of electronic devices. For some capacitors, manufacturers recommend voltage deration when they are operated at temperatures above 85C. Since ripple current increases the core temperature of a capacitor, it is a parameter of interest when considering the voltage deration requirements for a given capacitor.

Ripple current for ceramic capacitors
Internal heating within ceramic capacitors is a problem that affects the performance of many electronic circuits. In these capacitors, the maximum ripple current is determined by temperature characteristics of the component. The ripple current of ceramic capacitor varies depending on the temperature of operation. Ceramic capacitors operating at higher temperatures have less ripple current capability compared to those operating at lower temperatures. For this reason, this parameter is usually measured at room temperature. The method of measuring ripple current of these components varies from one manufacturer to another. As such, it is critical to understand the method used by a supplier when analyzing ripple current data for different capacitors.

Exceeding the ripple current rating of a ceramic capacitor can significantly affect its performance. Although heating a capacitor beyond the temperature specified by the manufacture may not cause immediate failure, overheating ceramic capacitors accelerates their failure rate. Compared to small footprint components, physically larger ceramic capacitors have higher tolerances to ripple current. The greater thermal mass and volume of larger capacitors enables them to absorb more energy, and it takes more time before their maximum rated temperature is reached.

The coefficients of thermal resistance for ceramic capacitors of a given chip size can be different. This is due to variation in the number of electrode plates. High capacitance components have more electrode plates compared to low capacitance components of same size. Electrode plates act as heat sinks, and capacitors with a higher number of these plates release heat from their ceramic blocks more easily when compared to components of same size but with fewer plates.

Heating in ceramic capacitors can cause thermal gradients. These thermal gradients can cause cracking. To prevent cracking, the maximum temperature rise in ceramic capacitors is usually limited to 50C. Unlike aluminum and tantalum capacitors, ceramic capacitors are not prone to negative ripple voltage pulse problem. This is because ceramic capacitors are non-polar components.

Ripple current for tantalum capacitors
Within a chip tantalum capacitor, heat is generated by DC leakage current and by the AC signal. This heat is lost to the surroundings through a combination of the following heat transfer methods: conduction, convection, and radiation. The rate at which heat is lost to the surroundings depends mainly on the temperature gradient between the component and the ambient temperature. At a specified frequency, the heat generated by ripple current is equal to the product of the square of the rms value of the current and the ESR of the capacitor, I2R. On the other hand, the leakage current generates heat that is equal to the product of the current and the applied voltage.

Most of today’s high performance circuits operate at high switching speeds, high currents, and low voltages that demand very low ESR capacitors. Capacitor manufacturers have been reducing the equivalent series resistance of tantalum capacitors to meet the evolving requirement of electronic circuits. For low-voltage circuits that operate at high currents such as some modern CPUs, the demand for very low ESRs is even higher. Low equivalent series resistance enables capacitors to withstand high ripple currents. In comparison, capacitors with high ESR ratings dissipate more heat, and are unsuitable for high ripple current environments. Since temperature rise in tantalum capacitors is a function of ESR, ripple current flowing through a capacitor, and thermal resistance, reducing ESR helps to improve the ripple current capability of these components.

Electronic circuits that operate at very high clock speeds have higher current requirements compared to those that operate at lower speeds. Circuits operating at such high speeds expose capacitors to large ripple currents, and very low ESR components are required to minimize power dissipation. Excess power dissipation can raise the internal temperature of tantalum capacitors to unacceptable limits. Exposing tantalum capacitors to high temperatures lowers their reliability and increases their susceptibility to failure.

Ripple current for aluminum electrolytic capacitors
Aluminum electrolytic capacitors are used for a broad spectrum of applications including energy storage, smoothing, and filtering applications. Some applications such as smoothing and filtering load electrolytic capacitors with AC ripple current. This ripple current causes power dissipation and heating, and subjecting electrolytic capacitors to high temperatures shortens their life. In addition, high temperatures affect capacitance, aluminum resistivity, electrolyte conductivity, and leakage current of these electrolytic capacitors.

In many electronic circuits, the capacitor is the component that limits the life of the system. As such, it is important to consider all the factors that can accelerate the failure rate of these components when analyzing the overall reliability of a system. For aluminum electrolytic capacitors, the factors that can accelerate failure include extreme temperatures, reverse bias, extreme frequencies, transients and high voltages.

Temperature rise in aluminum electrolytic capacitors is a function of equivalent series resistance, root mean square value of current flowing through a capacitor, and thermal characteristics of a component. The hot spot temperature, temperature at a given spot within a capacitor, is the key factor that determines the operational life of an aluminum electrolytic capacitor. The hot spot temperature is a function of the ambient temperature, thermal resistance, and power loss due to AC current. Inside an aluminum electrolytic capacitor, temperature rise and power loss have a linear relationship. Power loss in electrolytic capacitors is mainly due to voltage changes across the dielectric, leakage current losses, and ohmic resistance losses.

When selecting an electrolytic capacitor for power electronics applications, it is important to select components that are optimized to withstand high ripple currents. Such capacitors are specially designed to operate under severe conditions. The most common way of enhancing the ripple current capability of electrolytic capacitors is by minimizing the equivalent series resistance.

The equivalent series resistance of electrolytic capacitors decreases with an increase in the number of electrodes tabs. Increasing laser-welded tabs enhances ripple current capability, thus reducing internal heating and lengthening the life of a capacitor. In addition, using multiple laser-welded tabs helps to improve vibration and shock resistance of aluminum electrolytic capacitors.

Ripple current for film capacitors
In power electronic circuits, film capacitors are used for a wide range of applications including DC-link and DC output filtering applications. Polypropylene is widely used in the construction of film capacitors. This dielectric material offers low dissipation factor, and has good performance over a wide range of temperatures and frequencies. As compared to aluminum electrolytic capacitors, film capacitors have higher ripple current capacity and voltage capability. The ripple current capacity of these capacitors is about three times that of aluminum electrolytic capacitors. In addition, film capacitors have high tolerance to shock and vibrations.

Film capacitors, compared to conventional electrolytic capacitors, have lower equivalent series resistance. This characteristic enables these capacitors to tolerate higher ripple currents. Furthermore, the ESR of polymer film capacitors is relatively constant over a wide range of temperatures. As in other capacitors, ripple current causes power dissipation in film capacitors. This power dissipation raises the internal temperature of film capacitors, thus reducing their life. The operational life of metallized polymer film capacitors is greatly determined by the core temperature.

Conclusion
The ripple current capability of a capacitor is one of the key parameters to consider when selecting a capacitor for a given application. The AC ripple current causes power dissipation and heating in capacitors. In most capacitors, temperature rise is a function of ripple current and equivalent series resistance. Using capacitors with very low ESRs helps to minimize power dissipation and enhance the capacity of the circuit to withstand high ripple currents. The operational life of most types of capacitors is greatly determined by internal temperature, hence the need to minimize the heat generated by ripple current.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *