В процеса на изграждане на импулсно захранване, как трябва да бъде правилно избран филтърният кондензатор?
Филтърният кондензатор играе много важна роля в импулсното захранване. Как правилно да изберете филтърния кондензатор, особено изборът на изходен филтърен кондензатор е проблем, който всеки инженер и техник е много загрижен. Можем да видим различни кондензатори във веригата на захранващия филтър, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF с различни стойности на капацитета, така че как се определят тези параметри? Не ми казвайте, че съм копирал нечия схематична диаграма, а, а.
За обикновените електролитни кондензатори, използвани във вериги с честота на захранване от 50 Hz, честотата на пулсиращо напрежение е само 100 Hz, а времето за зареждане и разреждане е от порядъка на милисекунди. За да се получи по-малък коефициент на пулсация, необходимият капацитет е толкова висок, колкото стотици хиляди μF. Следователно целта на обикновените нискочестотни алуминиеви електролитни кондензатори е да увеличат капацитета. Основните параметри на плюсовете и минусите. Въпреки това, електролитният кондензатор на изходния филтър в импулсното захранване има честота на напрежението на трионообразна вълна до десетки kHz или дори десетки MHz. В този момент капацитетът не е основният индикатор. Стандартът за измерване на качеството на високочестотните алуминиеви електролитни кондензатори е "импеданс-"честотни" характеристики, изисква се да има по-нисък еквивалентен импеданс в рамките на работната честота на импулсното захранване и в същото време да има добро филтриране ефект върху високочестотните пикове, генерирани, когато полупроводниковото устройство работи.
Обикновените нискочестотни електролитни кондензатори започват да показват индуктивност при около 10 kHz, което не може да отговори на изискванията на импулсните захранвания. Високочестотният алуминиев електролитен кондензатор, предназначен за импулсното захранване, има четири клеми. Двата края на положителния алуминиев лист се изтеглят съответно като положителен електрод на кондензатора, а двата края на отрицателния алуминиев лист също съответно се изтеглят като отрицателен електрод. Токът протича от единия положителен извод на кондензатора с четири извода, преминава през вътрешността на кондензатора и след това протича от другия положителен извод към товара; токът, връщащ се от товара, също протича от единия отрицателен извод на кондензатора и след това протича от другия отрицателен извод към отрицателния извод на захранването.
Тъй като кондензаторът с четири извода има добри високочестотни характеристики, той осигурява изключително благоприятно средство за намаляване на пулсиращия компонент на напрежението и потискане на превключващия пиков шум. Високочестотните алуминиеви електролитни кондензатори също имат многоядрена форма, тоест алуминиевото фолио е разделено на няколко по-къси секции и множество проводници са свързани паралелно, за да се намали компонентът на импеданса в капацитивното реактивно съпротивление. А използването на материали с ниско съпротивление като извеждащи клеми подобрява способността на кондензатора да издържа на големи токове.
За да работят цифровите схеми стабилно и надеждно, захранването трябва да е "чисто", а попълването на енергия трябва да е навременно, тоест филтрирането и разделянето трябва да са добри. Това, което е филтриране и отделяне, просто казано, е да съхранява енергия, когато чипът не се нуждае от ток, и мога да попълня енергия навреме, когато имате нужда от ток. Не ми казвайте, че тази отговорност не е за DCDC и LDO? Да, при ниски честоти могат да се справят, но високоскоростните цифрови системи са различни.
Нека първо да разгледаме кондензатора. Функцията на кондензатора е просто да съхранява заряда. Всички знаем, че филтрирането на кондензатор трябва да се добави към захранването и кондензатор {{0}}.1uF трябва да се постави на захранващия щифт на всеки чип за отделяне и т.н. Защо виждам, че кондензаторът до щифта за захранване на някои платкови чипове е 0.1uF или 0.01uF Да, какъв е смисълът? За да разберем тази истина, трябва да разберем действителните характеристики на кондензаторите. Идеалният кондензатор е просто съхранение на заряд, а именно C. Въпреки това, действително произведеният кондензатор не е толкова прост. Когато се анализира целостта на захранването, често използваният модел на кондензатор е показан на фигурата по-долу.
На фигурата ESR е серийното еквивалентно съпротивление на кондензатора, ESL е серийната еквивалентна индуктивност на кондензатора, а C е реалният идеален кондензатор. ESR и ESL се определят от производствения процес и материалите на кондензатора и не могат да бъдат елиминирани. Какво влияние имат тези две неща върху веригата. ESR влияе върху пулсациите на захранването, а ESL влияе върху честотните характеристики на филтъра на кондензатора.
Знаем, че капацитивното съпротивление Zc=1/ωC на кондензатора, индуктивното съпротивление Zl=ωL на индуктора (ω=2πf) и комплексният импеданс на действителния кондензатор е Z=ESR плюс jωL-1/jωC=ESR плюс j2πf L-1/j2πf c. Може да се види, че когато честотата е много ниска, капацитетът играе роля, а когато честотата е висока до определено ниво, ролята на индуктивността не може да бъде пренебрегната, а когато честотата е по-висока, индуктивността ще играе водеща роля. Кондензаторът губи филтриращия си ефект. Така че помнете, когато честотата е висока, кондензаторът не е просто кондензатор.
Както бе споменато по-горе, еквивалентната серийна индуктивност на кондензатора се определя от производствения процес и материала на кондензатора. ESL на действителния чип керамичен кондензатор варира от няколко десети от nH до няколко nH и колкото по-малък е пакетът, толкова по-малък е ESL.
От филтърната крива на кондензатора по-горе можем също да видим, че той не е плосък, той е като "V", тоест има честотно-селективни характеристики и се надяваме, че е възможно най-плосък ( филтриране на ниво дъска преди етапа), а понякога искате да е възможно най-рязко (филтриране или нарязване). Това, което влияе върху тази характеристика, е качественият фактор Q на кондензатора, Q=1/ωCESR, колкото по-голям е ESR, толкова по-малък е Q и толкова по-плоска е кривата. Напротив, колкото по-малко е ESR, толкова по-голям е Q и толкова по-остра е кривата. Обикновено танталовите кондензатори и алуминиевите електролитници имат относително малко ESL, но ESR е голямо, така че танталовите кондензатори и алуминиевите електролитници имат широк ефективен честотен диапазон, който е много подходящ за филтъра за ниво на предната платка. С други думи, танталов кондензатор с голям капацитет често се използва за филтриране на входния етап на DCDC или LDO. И поставете някои 10uF и 0,1uF кондензатори близо до чипа за разединяване, керамичните кондензатори имат много ниско ESR.
