Äquivalenten Serienwiderstand

Praktische Kondensatoren und Induktoren in elektrischen Schaltungen verwendet werden, nicht idealen Komponenten nur Kapazität oder Induktivität. Sie können jedoch behandelt werden, um eine sehr gute Näherung, als ideal Kondensatoren und Induktoren in Reihe mit einem Widerstand; Dieser Widerstand wird als der äquivalente Serienwiderstand definiert. Wenn nicht anders angegeben, ist die ESR immer eine Wechselstromwiderstand mit standardisierten Frequenzen gemessen.

Überblick

Elektrischen Schaltungstheorie behandelt idealen Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten, angenommen, die jeweils nur Widerstand, Kapazität oder Induktivität der Schaltung beitragen. Jedoch alle Komponenten, die einen Nicht-Null-Wert jedes dieser Parameter. Insbesondere werden alle physikalischen Geräte von Materialien mit endlichen elektrischen Widerstand aufgebaut, so dass die physischen Komponenten haben einen gewissen Widerstand zusätzlich zu ihren anderen Eigenschaften. Die physikalischen Ursprünge des ESR abhängig von dem betreffenden Gerät. Eine Möglichkeit, diese inhärenten Widerstände in der Schaltungsanalyse befassen, ist es, einen aus konzentrierten Elementen aufgebauten Modell zu verwenden, um jede physische Komponente als eine Kombination aus einer idealen Komponente und einen kleinen Widerstand in Serie, der ESR auszudrücken. Die ESR gemessen und aufgenommen werden in der Datenblatt einer Komponente. Zu einem gewissen Grad kann aus den Eigenschaften der Vorrichtung berechnet werden.

Q-Faktor, der ESR in Beziehung steht und manchmal bequemer Parameter als ESR in Berechnungen hochfrequenter nicht ideale Leistung des realen Induktoren zu verwenden, wird in der Induktivität Datenblättern angegeben.

Kondensatoren, Induktivitäten und Widerstände sind in der Regel entwickelt, um andere Parameter zu minimieren. In vielen Fällen kann dies in ausreichendem Maße, daß eine parasitäre Kapazität und Induktivität eines Widerstands, zum Beispiel, sind so klein, daß keine Schaltkreisbetrieb auswirken erfolgen. Jedoch unter Umständen parasitären wichtig geworden und sogar dominant.

Komponentenmodelle

Tatsächliche passive Zweianschlußkomponenten können von einigen Netzwerk von konzentrierten und verteilten ideal Induktoren, Kondensatoren und Widerständen dargestellt werden, in dem Sinne, dass der Realteil verhält, als das Netz der Fall ist. Einige der Komponenten des Ersatzschaltbildes kann mit den Bedingungen, beispielsweise Frequenz und Temperatur variieren.

Wenn durch eine periodische Sinuswelle angetrieben wird die Komponente durch seine komplexe Impedanz Z = R + j X gekennzeichnet werden; die Impedanz mehrere kleinere Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten neben der Haupt-einzubeziehen. Diese kleinen Abweichungen von dem idealen Verhalten der Vorrichtung unter bestimmten Bedingungen, die typischerweise hohe Frequenz, wobei die Reaktanz der kleine Kapazitäten und Induktivitäten kann ein wichtiger Bestandteil der Schaltungsoperation zu signifikant werden. Modelle von geringerer oder höherer Komplexität verwendet werden können, abhängig von der erforderlichen Genauigkeit. Für viele Zwecke ein einfaches Modell mit einer Induktivität oder Kapazität in Serie mit einem ESR ist gut genug.

Diese Modelle sind jedoch einfach oder komplex, kann in eine Schaltung eingesetzt werden, um die Leistung zu berechnen. Computer-Tools sind für komplexe Schaltungen zur Verfügung; z.B. das SPICE-Programm und seine Varianten.

Reine Kondensatoren und Induktivitäten nicht Energie zu zerstreuen; jedes Verfahren, das Energie verbraucht ist als ein oder mehrere Widerstände in dem Komponentenmodell behandelt werden.

Induktivitäten

Induktivitäten haben Beständigkeit inhärent in der Metall-Leiter, in Datenblätter als DCR zitiert. Diese metallische Widerstand klein für kleine Induktivitätswerte. Der Gleichstromwiderstand ist ein wichtiger Parameter in Schaltnetzteil-Design. Es kann als ein Widerstand in Reihe mit der Induktivität modelliert werden und wird daher häufig der Gleichstromwiderstand führt, die als die ESR bezeichnet. Das ist zwar nicht genau richtige Verwendung werden die unwichtigen Elemente der ESR oft Kreis Diskussion vernachlässigt, da es selten, dass alle Elemente der ESR signifikante für eine bestimmte Anwendung sind.

Einen Induktor mit einem Kern, um die Induktivität zu erhöhen Verluste wie Hysterese und Wirbelstrom in dem Kern aufweisen. Bei hohen Frequenzen gibt es auch zusätzliche Verluste in den Wicklungen aufgrund der Nähe und Skineffekt. Dies sind neben den Leitungswiderstand und führen zu einem höheren ESR.

Kondensatoren

In einem nicht-Elektrolytkondensatoren und Elektrolytkondensatoren mit Feststoffelektrolyt die metallische Widerstand der Zuleitungen und Elektroden und Verluste in dem dielektrischen Ursache der ESR. Typischerweise angegebenen Werte der ESR für keramische Kondensatoren sind zwischen 0,01 und 0,1 Ohm. ESR von nicht-Elektrolytkondensatoren dazu neigt, zeitlich ziemlich konstant sein; für die meisten Zwecke echten Nichtelektrolytkondensatoren können als ideale Komponenten behandelt werden.

Aluminium und Tantal-Elektrolytkondensatoren mit nicht festen Elektrolyten haben viel höhere ESR-Werte, bis zu einigen Ohm und ESR neigt, mit der Frequenz aufgrund der Wirkungen des Elektrolyten zu erhöhen. Ein sehr ernstes Problem, insbesondere mit Alu-Elkos, ist, dass im Laufe der Zeit mit ESR Einsatz erhöht; ESR kann ausreichen, um Kreis Fehlfunktion und sogar Schäden an den Komponenten führen zu erhöhen, auch wenn gemessene Kapazität kann innerhalb der Toleranz bleibt. Während dies geschieht mit der normalen Alterung, hohe Temperaturen und starken Wellenstrom zu verschärfen das Problem. In einer Schaltung mit einer signifikanten Wellenstrom, wird eine Erhöhung der ESR Wärmeableitung zu erhöhen, wodurch die Beschleunigung Alterung.

Elektrolytkondensatoren ausgelegt für Hochtemperaturbetrieb und von höherer Qualität als Grund Consumer-Teile sind weniger anfällig für vorzeitig unbrauchbar aufgrund von ESR Anstieg zu werden. Eine günstige Elektrolytkondensator kann für eine Lebensdauer von weniger als 1000 Stunden bei 85 ° C ausgelegt sein. Höhergradigen Teile werden in der Regel an ein paar tausend Stunden bei maximalen Nenntemperatur bewertet, wie aus Herstellerdatenblättern zu sehen. Elkos der höhere Kapazität haben niedrigere ESR; falls ESR kritisch ist, kann Spezifikation eines Teils größere Kapazität, als sonst erforderlich vorteilhaft sein.

Polymer-Kondensatoren haben in der Regel niedrigere ESR als Nass-Elektrolyt der gleichen Wert und unter variierenden Temperatur stabil. Daher Polymer-Kondensatoren können höhere Wellenstrom zu behandeln. Ab etwa 2007 wurde es üblich, dass eine bessere Qualität Computer-Motherboards, nur Polymer-Kondensatoren, wo nasse Elkos hatten zuvor benutzt worden zu verwenden.

Die ESR-Kondensatoren mit relativ hoher Kapazität, die die, wahrscheinlich, um Ärger zu machen sind, ist leicht in der Schaltung mit einem ESR-Meter gemessen.

Typische Werte der ESR für Kondensatoren

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