Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja

Pixelx 06 Jan 2021 22:35 642 6
Computer Controls
  • #1
    Pixelx
    Level 9  
    Witam.

    Konstruuje nawilżacz powietrza piezoelektryczny, membrana na częstotliwość 1,7MHz. Nagrzewa się kondensator elektrolityczny 100uF na napięcie 50V.

    Obstawiam, że problem jest z impedancją kondensatora. Występują zbyt duże ,,drgania" na linii zasilania co powoduje, że kondensator staję się ,,cewką" i wynika to z rzeczywistego modelu kondensatora i charakterystkii. Krzywa narastania jest charakterystyczna dla cewki (2*pi*f*L) powyżej częstotliwości rezonansowej.

    Poniżej jest przykładowy wykres tego co mam na myśli. Testowałem też na inne napięcie i efekt ten sam. Testowałem 4,7uF też się grzeje. Co zrobić, żeby się nie grzał kondensator. Jest on istotny gdyż bez niego element piezoelektryczny nie działa.
    Schemat układu sterowania poniżej.

    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja
  • Computer Controls
  • #2
    jarek_lnx
    Level 43  
    Dał bym kondensator 1uF o małej ESR, MLCC albo jakiś foliowy bezindukcyjny, 1uF ma reaktancję 0,09Ω przy 1,7MHz, a pomiędzy kondensatory o małej pojemności a te o dużej na wejściu dał bym indukcyjność (filtr Π).

    Udało się uzyskać sensowne przebiegi na drenie?
  • Computer Controls
  • #3
    Pixelx
    Level 9  
    Czyli 1uF małe ESR i czy łączyć je równolegle 10x 1uF? Obstawiam, że pojemność ma tu znaczenie.

    Dodano po 6 [minuty]:

    Quote:
    Udało się uzyskać sensowne przebiegi na drenie?


    Takie przebiegi mam na drenie z kondensatorem 100uF. Mniejszy kondensator powoduje pewne oscylacje ,,na stanie wysokim" przebiegu

    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja
  • Helpful post
    #4
    jarek_lnx
    Level 43  
    Pixelx wrote:
    Czyli 1uF małe ESR i czy łączyć je równolegle 10x 1uF? Obstawiam, że pojemność ma tu znaczenie.
    Przy 1,7MHz 1uF ma na tyle małą reaktancję - 90mOm że nie powinno być potrzeba więcej, możesz zmierzyć oscyloskopem jakie będą tętnienia na tym kondensatorze i dołożyć kondensatorów w razie potrzeby.

    W przypadku MLCC pamiętaj o tym że ze wzrostem napięcia spada pojemność, wiec żeby uzyskać 1uF nie dasz 1uF tylko więcej. a poliestrowe mają stabilną pojemność, choć ESR w MLCC pewnie będzie mniejszy.
  • #5
    Pixelx
    Level 9  
    Czyli nie mogę włożyć tam 1uF elektrolitycznego LOW ESR ??

    I czy zastosować ten filtr typu PI w takiej konfiguracji? I w konfiguracji filtru dolnoprzepustowego
    Pytanie jakie wartości cewki i kondensatora dać do tego filtru

    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja

    Quote:
    W przypadku MLCC pamiętaj o tym że ze wzrostem napięcia spada pojemność, wiec żeby uzyskać 1uF nie dasz 1uF tylko więcej


    Z czego to wynika?, bardzo ciekawa sprawa

    Czyli najlepszy kondensator to byłby chyba taki 1uF. Minus taki, że to dosyć duże ,,smoki" są

    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja
  • Helpful post
    #6
    jarek_lnx
    Level 43  
    Pixelx wrote:
    Czyli nie mogę włożyć tam 1uF elektrolitycznego LOW ESR ??
    Nie istnieje coś takiego, elektrolityczne mają tym większy ESR im mniejsza pojemność. Jeśli musimy stosować elektrolityczne bo pojemność ma być duża, to możemy zdecydować się na Low-ESR (czyli wybieramy najlepsze z najgorszych) ale każdy foliowy czy ceramiczny kondensator ma dożo lepsze ESR.

    Pixelx wrote:
    I czy zastosować ten filtr typu PI w takiej konfiguracji? I w konfiguracji filtru dolnoprzepustowego
    Pytanie jakie wartości cewki i kondensatora dać do tego filtru
    Kondensator na wyjściu 1uF cewka 10uH jest ok (reaktancja 100Om@1,7MHz nawet mniejszą można dać) kondensator na wejściu dał bym większy elektrolityczny równolegle z jakimś małym 100nF

    Pixelx wrote:
    Z czego to wynika?, bardzo ciekawa sprawa
    Kondensatory MLCC o dużych pojemnościach wykorzystują ceramikę ferroelektryczną która ma bardzo dużą przenikalność ale zależną od napięcia, niektóre kondensatory przy napięciu nominalnym mogą mieć zaledwie 15% tej pojemności która maja przy zerowym, dlatego stosuje się kondensatory na wyższe napięcia i warto sprawdzić w dokumentacji jaką będą miały rzeczywistą pojemność.

    Pixelx wrote:
    Czyli najlepszy kondensator to byłby chyba taki 1uF. Minus taki, że to dosyć duże ,,smoki" są
    Wybrałeś kondensator na zbyt wysokie napięcie, poza tym poliestrowe maja mniejsze wymiary od polipropylenowych.
    Przykładowo coś z tej serii B32520-B32529 https://www.tme.eu/Document/3f797a4cbbe02b90e3e2061c5fb4dda0/B32520_529.pdf
    B32529C0105 4.5×9.5×7.3mm
    Akurat przypadkiem trafiłem kondensator z dobrą dokumentacją, są charakterystyki impedancji widać że 1uF ma rezonans blisko 2MHz i impedancje bliską 20mOm w rezonansie, elektrolityczny miał by kilka-kilkadziesiat omów.

    W przypadku MLCC dla tego konkretnego modelu co poniżej 1uF 50V są rozmiaru 1206 i przy 24V stracą 15% pojemności (strona 10) co właściwie można zaniedbać, biorąc pod uwagę że 1uF to nie jest dokładnie wyliczona wartość.
    https://www.tme.eu/Document/3e55e99a923ea5a5f9303fc4342e1d07/cc_x7r_yageo.pdf
    Ale trzeba o tym spadku pojemności pamiętać bo możemy trafić na coś takiego
    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja

    Dodano po 6 [minuty]:

    Pixelx wrote:
    Takie przebiegi mam na drenie z kondensatorem 100uF. Mniejszy kondensator powoduje pewne oscylacje ,,na stanie wysokim" przebiegu
    Dziwi mnie ta płaska część przebiegu, przy jakim napięciu to się dzieje
  • #7
    Pixelx
    Level 9  
    Quote:
    Kondensator na wyjściu 1uF cewka 10uH jest ok (reaktancja 100Om@1,7MHz nawet mniejszą można dać) kondensator na wejściu dał bym większy elektrolityczny równolegle z jakimś małym 100nF


    Nie bardzo czuję ten filtr. Czyli elektrolityczny przed cewką nie będzie się grzał gdyż, te szybkie zmiany prądu będzie ograniczała cewka (pochodna prądu po czasie)? Czy jest jakiś na to wzór jak to dobierać? W sensie tak, żeby zaprojektować ten filtr z głową matematycznie w miarę możliwości.

    100uF - elektrolityczny,
    100nF - ceramiczny lub poliestrowy
    1uF - poliestrowy dokładnie ten: https://www.tme.eu/pl/details/b32529c0105j189/kondensatory-poliestrowe-tht/epcos/

    Teraz jest poprawnie?
    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja

    EDIT.
    Znalazłem takie coś http://sem.pl/sp5jnw/technika/pifiltr1/pifiltr1.html
    Jest też tam przykładowa tabela z wartościami elementów. Lecz gdybym chciał tego użyć to nie policzę dobroci bo nie znam Ra i Ro
    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja



    Quote:
    Akurat przypadkiem trafiłem kondensator z dobrą dokumentacją, są charakterystyki impedancji widać że 1uF ma rezonans blisko 2MHz i impedancje bliską 20mOm w rezonansie, elektrolityczny miał by kilka-kilkadziesiat omów.


    Większość pytań zawarłem na screenie poniżej. Generalnie moim zdaniem trzeba unikać rezonansu i tak, żeby kondensator pracował jakby ,,przed nim" i tym bardziej nie za nim, gdyż będzie miał charakter indukcyjny.
    Jak jest stan rezonansu to zostaje tylko ESR. Więc w sumie czemu dążyć do małego ESR. Może i głupie pytania, ale staram się to pojąć logicznie i matematycznie także.

    Nagrzewanie się kondensatora elektrolitycznego - impedancja

    Quote:
    Dziwi mnie ta płaska część przebiegu, przy jakim napięciu to się dzieje


    Vrms 38V
    Vpp 72V
    Napięcie zasilania 24V

    Generacja pary jest ogromna. Energia cząsteczek unoszącej wody jest tak duża, że potrafi wypalić dziurę w plastiku