電解電容在低溫下的ESR問(wèn)題分析!
信息來(lái)源于:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2022-12-05
在我們使用電解電容的時(shí)候,我們常常關(guān)心到電解電容的容量,工作頻率,使用壽命,高頻特性;電解電容的使用紋波電流,溫升情況及計(jì)算壽命參數(shù)等等;對(duì)于電解電容在開(kāi)關(guān)電源的使用時(shí),我們經(jīng)常推薦使用高頻低阻抗的電解電容參數(shù),往往廠家推薦的高頻低阻抗是在常溫下(18-25℃)的參數(shù);在實(shí)際的應(yīng)用中,我們消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品為了滿足全球工作的氣候范圍對(duì)產(chǎn)品的測(cè)試有要求更低的溫度范圍,比如零下20℃!在實(shí)際工作中電解電容在-20℃時(shí) 電解電容的容量會(huì)變低可能大家比較了解;還有一個(gè)重要的參數(shù)低溫下的電解電容的ESR這個(gè)參數(shù)大家最容易忽略!電解電容在低溫環(huán)境下的ESR比正常時(shí)要高很多倍;在使用時(shí)我們需要重點(diǎn)考慮.
我將電解電容在低溫-20℃時(shí)其高的ESR帶來(lái)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分享;
A. 一顯示驅(qū)動(dòng)的背光系統(tǒng)采用BOOST的方案設(shè)計(jì)原理如下
BOOST的升壓供電部分VLED+
LED的電流調(diào)整控制部分
B.如圖中: 系統(tǒng)在常溫工作環(huán)境下系統(tǒng)工作正常,系統(tǒng)在-15℃系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)啟動(dòng)保護(hù)的情況!通過(guò)測(cè)試的Data如下:
CH1:VLED-電解電容 CH3: 12V-VCC CH4:ILED
從測(cè)試的波形數(shù)據(jù):輸出的LED電流的尖峰值 跟VLED的輸出電解電容的電壓變化一致;輸出VLED-電解電容上有較大尖峰電壓LED的控制MOS管開(kāi)通時(shí)其采樣電阻上檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的尖峰電流
CH1:VLED-電解電容 CH3: 12V-VCC CH4:ILED
將測(cè)試波形進(jìn)行放大展開(kāi)觀察其細(xì)節(jié)波形:正常的設(shè)計(jì)電流ILED=275mA;正常工作時(shí)IC有過(guò)電流檢測(cè)功能,可以確定此時(shí)的ILED最大到1A超過(guò)OCP的保護(hù)值點(diǎn)超過(guò)內(nèi)部檢測(cè)機(jī)制控制時(shí)間后,系統(tǒng)進(jìn)行了保護(hù)操作;同時(shí)從每個(gè)開(kāi)通的檢測(cè)時(shí)間周期上來(lái)看每個(gè)輸出VLED-電解電容周期上都會(huì)有一個(gè)輸出的過(guò)沖電壓
C.由于常溫工作時(shí)系統(tǒng)無(wú)此現(xiàn)象;對(duì)于-15℃的工作的差異情況,由于輸出V-LED電解電容在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期都會(huì)出現(xiàn)輸出過(guò)沖電壓的情況;在低溫下電解電容容量會(huì)變低,先進(jìn)行模擬電解電容變低的條件測(cè)試,將原來(lái)的22uF/160V 降低為10uF 及1uF 的測(cè)試數(shù)據(jù)如下:
CH2:VLED-電解電容 CH3: ILED
通過(guò)減小輸出電解電容的容量發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)VLED-電解電容的輸出紋波電壓增大了,沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)大的尖峰電壓,系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)OCP現(xiàn)象。
D.上面的測(cè)試說(shuō)明系統(tǒng)在低溫-15℃的情況,電解電容的容量的變化對(duì)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生大的影響;低溫下電解電容ESR也會(huì)有變化,因此測(cè)試在VLED-電解電容的輸出端串聯(lián)10R-100R的電阻進(jìn)行模擬ESR增大的情況:
CH1:VLED-電解電容 CH4: ILED
通過(guò)模擬增加電解電容ESR的方法模擬到和故障一致的現(xiàn)象;
說(shuō)明在低溫下-15℃時(shí)電解電容的ESR對(duì)比常溫有比較明顯的變化;由此我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法直接將使用的22uF/160V 47uF/160V的電解電容在常溫和低溫-15℃環(huán)境下進(jìn)行LCR表進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試如下
1.常溫測(cè)試ESR
測(cè)試頻率-100KHZ ESR=0.33R 22uF/160V&47uF/160V 基本相同
2.-15℃冰箱環(huán)境放置1小時(shí)后,拿出馬上測(cè)試數(shù)據(jù)如下:
電路板使用的22uF/160V 的電解電容
測(cè)試頻率-100KHZ ESR增大到=8.39R
另一只47uF/160V 的電解電容
測(cè)試頻率-100KHZ ESR增大到=4.13R
通過(guò)上面測(cè)試數(shù)據(jù)可以看到;電解電容在低溫環(huán)境下其ESR的變化對(duì)比常溫情況下ESR的變化很大,特別是在使用小容量的電容其變化差異會(huì)相差好幾十倍甚至100倍以上;其電容大的ESR會(huì)對(duì)系統(tǒng)的使用產(chǎn)生影響,因此電解電容在使用時(shí)在低溫環(huán)境下要選擇好電解電容的容量及裕量設(shè)計(jì)!