커패시터 발열이 심할때는 어떻게 할까? (ESR 이란?)

안녕하세요 하드웨어 개발자 보노노 입니다.

요즘 FAN 단종 및 수급 문제로 인해 신규 FAN으로 변경하였는데요, 제어가 제대로 안되고 전압이 너무 흔들려 캐패시터를 달아 보완을 하였습니다. 이때 발열이 심해 해결 방안을 설명 드려보고자 글 남깁니다.

커패시터 수명을 위해서라도 ESR을 보는 습관도 길러두시면 좋을 것 같습니다.

 

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ESR이란?

- Equivalent Series Resistance의 약자로 단위는 저항의 Ohm 입니다.

- 커패시터 및 인덕터에 들어가 있는 고유의 저항 성분 입니다. 이것이 소자의 발열을 보완하는데 중요한 데이터 입니다.

 

주파수 별 ESR

주파수 별 ESR

- 주파수 별 ESR 표 입니다. 120Hz 에서 ESR값이 크게 나타나지만 주파수가 올라갈수록 ESR 값이 줄어들고 있습니다.

- 알루미늄 캔 커패시터 용량에 따라 그 값이 다르긴 하지만 0.1 ~ 0.4 Ohm 정도의 ESR 값을 가집니다.

- ESR은 회로가 닫힌 상태에서 커패시터 내부에서 열을 만들어내는 주범이고 우리가 쓰지도 못하고 날아가는 손실을 의미합니다.

 

 

커패시터 하나를 가지고 예를 들어 설명 드리겠습니다.

NLW100-12 의 데이터 시트를 확인하겠습니다.

(Datasheet :  https://www.mouser.kr/datasheet/2/88/CDUB_S_A0007943797_1-2540051.pdf )

NLW100-12 datasheet

- 위의 사진은 Low ESR 커패시터로, 제 경험 상 Low ESR 일수록 Operating Temperature Range가 높습니다.

   (위의 사진에선 +105 ºC까지 올라갑니다.)

- 추가로 커패시터 수명은 온도랑 관련이 깊습니다. 발열의 원인은 주로 riple current로 충방전이 반복될 때 ESR에 의해 열이 발생합니다.

 

발열의 문제가 생겼을 때

- 발열의 원인으로 ripple current 도 확인합니다. ripple current가 높은 제품이 Low ESR 이라고 보면 됩니다. 저항 성분이 작으니 당연히 발열도 적게 되고, 흘릴 수 있는 전류도 커지게 되기 때문입니다.

- Low ESR 종류의 커패시터를 선정합니다.

- 당장에 대응이 필요할 땐, 커패시터값 절반짜리 2개를 병렬 연결합니다.

   (보통 커패시터값이 커지면 ESR도 올라가므로, 커패시터값 절반짜리 2개 써서 커패시터 값이 올라가지 않게 만들어 줍니다) (병렬 연결 시 ESR이 낮아집니다)

 

 

출처 :

https://blog.daum.net/tangleguy/18221845

ESR이란 무엇인가?