电解电容低温特性分析及选择指南
(网络配图 请勿当真)
目录
1 选择低阻电解电容的必要性
在电磁干扰（EMI）超标的情况下，使用低阻电解电容替代普通电解电容，特性能够有效降低功率回路的电解电容低温辐射电压。这一现象在我之前的特性博文中有深入讨论，关于电磁兼容（EMC）及其传导骚扰的电解电容低温相关知识，欢迎查阅。特性本文将重点介绍如何识别和选择适合的电解电容低温低阻电解电容，以满足不同的特性电气需求。
2 电解电容的电解电容低温高频等效电路特性
电解电容的高频特性可以用等效串联电阻（Equivalent Series Resistance, ESR）来描述。在低频情况下，特性例如120Hz，电解电容低温感抗可以忽略，特性因此我们可以推导出损耗角的电解电容低温公式。虽然常规铝电解电容的特性规格书中通常找不到ESR值，但可以通过损耗角进行推算。电解电容低温然而，推算的有效性仅限于120Hz，在高频时，必须考虑电感效应（ESL）所带来的影响。
根据我找到的尼吉康的相关资料，铝电解电容的ESR在频率提升时会逐渐降低，但这种变化幅度并不显著。在120Hz到100kHz之间，ESR仅下降约一半，这与陶瓷电容在相同频率范围内的剧烈下降形成鲜明对比，后者通常下降100到1000倍。
3 不同厂家的ESR参数对比
各大品牌的普通铝电解电容在120Hz下的ESR值进行了对比，结果显示在具体电容值和耐压要求下，各品牌之间的ESR差异并不显著。此外，封装尺寸对ESR的影响相对较小，但却会直接影响到纹波电流的承载能力，尺寸更大的电容能够更好地耐受热量，因此具有更高的纹波电流处理能力。以下提供了不同容量和电压的铝电解电容ESR参数，供大家参考。
4 高频下ESR特性分析
需要特别强调的是，以上提到的ESR值是基于120Hz频率的。如果频率上升，例如达到100kHz，ESR值会显著下降，尼吉康的资料显示这一值大约下降到2倍左右，而来自Nippon的资料则表明ESR可能下降到7倍，因此确定高频下的具体ESR值是非常重要的。
5 低ESR铝电解电容的优势
铝电解电容的制造商通常会提供多个系列，适用于不同的应用场景。例如，松下提供了系列丰富的铝电解电容型号。以松下的FT系列为例，100uF-16V电解电容的ESR仅为0.36欧姆，而其标准系列的ESR则为2.6欧姆，显著降低。尼吉康的UCD系列表现也相似，而Lelon品牌对应的低ESR电容ESR为0.44欧姆。这表明同规格下，不同厂家的低ESR铝电解电容的性能相对接近，通常约为普通电解电容的七八分之一。
关于ESR的讨论暂时到此，铝电解电容还有多种特性尚未讨论，例如电容值与温度的关系、纹波电流随温度变化的影响，以及ESR和温度间的关联等，这些都是硬件工程师需要掌握的关键知识。此外，还存在实际应用中的一些问题，例如在DCDC升压电路中，若需要输出48V，因陶瓷电容容量限制及成本的考量，是否可以仅依赖普通的电解电容？或者混合使用小容量的陶瓷电容与标准电解电容的方案是否可行？这些问题的解决关键在于理解ESR如何影响纹波电压以及其计算模型。
总结与建议
1、为确保高效的系统性能，建议在选择电解电容时综合考虑多种因素，包括ESR、温度和频率特性。
2、在实际应用中，应根据具体电压及频率需求选择合适的电解电容类型，合理搭配以提高电路稳定性。
3、定期关注制造商提供的更新资料与新型号，以获得最佳的电路解决方案。
本博客持续更新中，欢迎收藏关注！