Aplicaciones Cap Electroliticos

Aplicaciones capacitores electrolíticos, pg 1

Aplicaciones de los capacitores electrolíticos. (Informe capacitores electrolíticos, continuación). Tecnología Electrónica, UTN, FRBB, año 2006 Integrantes del grupo: • • •

Antivero Mauro. Flores Ocampo Diego. Christian Galasso.

Contenido: 2-

Enumeración aplicaciones y nomenclatura. Corriente de ripple

3-

ESR e impedancia del capacitor electrolítico.

4-

Cálculo de los elementos del modelo para un capacitor en particular.

5-

Variación de impedancia y ESR del capacitor utilizado.

6-

Variación de la fase presentada por el capacitor con la frecuencia.

7-

Factor de disipación o tg(delta), cálculo de ESR.

8-

Cálculo de vida útil del capacitor.

10- Aplicaciones: Fuente de alimentación lineal, filtro a capacitor de entrada. 14- Convertidores DC-DC e inversores. 15- Amplificadores clase AB. 17- Bibliografía, notas sobre éste documento.

Aplicaciones capacitores electrolíticos, pg 2

Aplicaciones de los capacitores electrolíticos. (Informe capacitores electrolíticos, continuación). Con potencial DC mayor o igual que la tensión alterna superpuesta, se los puede encontrar en: •

Como filtros de entrada en fuentes de alimentación lineal (sólo o asociado con un inductor).

•

Filtros de salida en convertidores DC-DC y de entrada en inversores.

•

Capacitor de acoplamiento de carga en amplificadores clase AB de potencia de audio.

Como casos más representativos. En éstas aplicaciones, las especificaciones más importantes del capacitor, además de su tensión de operación, es la corriente de ripple eficaz que pueden soportar hasta una cierta temperatura. Nomenclatura: • VR, Vn: voltaje nominal, especificado. • fr: frecuencia de ripple. • Vs: tensión de sobre voltaje. • Pc: potencia activa en el capacitor. • DF: factor de disipación o tg  • IL: corriente de pérdida (leakage). • Lc: vida del capacitor. • ESR: resistencia serie efectiva. • ESL: inductancia serie efectiva. • Ta: temperatura ambiente. • To: temperatura de referencia.

Corriente de ripple. La corriente en el capacitor producirá una disipación de potencia en el mismo, dada principalmente por la ESR. PC = I2r eficaz ESR =



n

 ∑ I2ri ESR 1) para régimen poliarmónico. i=0

El fabricante especifica en vez de la disipación de potencia, la corriente de ripple máxima que soporta el capacitor Irmax a 120Hz y 85 o 105ªC. Pero, a medida que la frecuencia fundamental de ripple aumenta, las condiciones de operación se vuelven más exigentes, al cumplirse: i c t = C

d V sen  t = C V o cos  t dt o

A mayor frecuencia, mayor será la corriente por el capacitor a la misma tensión pico de señal. Como ESR no se mantiene constante, y para poder conocer que Irmax podrá aplicarse a una frecuencia distinta de 120Hz, el fabricante suministra multiplicadores de Ir según la frecuencia.

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Ejemplo: Capacitores serie NX de Nichicon: fr[Hz]

60

120

360

1K

>10K

Kf

0,82

1

1,2

1,35

1,4

Lo que indica que para fr > 10KHz, la Irmax es un 40% para la misma temperatura ambiente. Teóricamente, el capacitor puede disipar al misma potencia tanto a 120 Hz como a f Hz, entonces: I2r 120 Hz ESR 120 Hz  = I2r f Hz ESR f Hz  y despejando la Ir a la frec. desconocida: Ir f Hz  =

Kf =









ESR 120 Hz  Ir 120 Hz  2) ESR f Hz 

ESR 120 Hz   3) Factor de corrección de ripple con la frecuencia. ESR f Hz 

Los fabricantes también suelen proporcionar multiplicadores de Ir según Ta, si se puede asegurar que el capacitor trabajará siempre con Ta< 85ºC o 105ºC, lo que permite una mayor Irmax. Ejemplo: Para capacitores Mallory tipo SH:

Para capacitores Xicon ESRL: