저온에서의 전해 커패시터

태그: 커패시터 온도

증상

온도 범위의 저온 쪽 끝에서 컨버터의 출력 리플이 몇 배로 커집니다. 상온에서는 모든 것이 정상입니다.

원인

전해액의 저항률은 저온에서 커지고, 알루미늄 전해 커패시터의 ESR(등가 직렬 저항)은 정격 최저 온도에서 상온 ESR의 10~100배가 되는 경우가 많습니다 [Cornell Dubilier Electronics, Aluminum Electrolytic Capacitor Application Guide]. 커패시터를 흐르는 리플 전류는 ESR 양단에 비례하는 리플 전압을 만들고, 이것이 용량성 리플에 더해집니다 (ESR 리플). 저온 예제에서 ESR이 50 mΩ일 때 피크-피크 2 A의 리플 전류는 피크-피크 100 mV의 리플을 만들고, ESR이 그 범위의 가장 낮은 쪽인 열 배(500 mΩ)가 되면 리플은 1 V가 됩니다.

확인 방법

저온 챔버에서 커패시터를 사양의 최저 온도에 둔 채 출력 리플이나 스위칭 주파수에서의 커패시터 ESR을 재고, 상온에서의 값과 비교하십시오.

해결

커패시터의 크기는 데이터시트에서 얻은 최저 온도의 ESR로 정해, 그 온도에서도 리플이 한계 안에 들게 하십시오. 커패시터를 병렬로 두면 리플 전류가 나뉘고 ESR도 나뉘므로, 개수를 늘려도 리플이 줄어듭니다.

참고 자료

• [Cornell Dubilier Electronics, Aluminum Electrolytic Capacitor Application Guide]: 정격 최저 온도에서의 알루미늄 전해 커패시터 ESR(상온 ESR의 10~100배인 경우가 많음).
• 저온: ESR 리플의 풀이와 벤치 실습.