Филтърните кондензатори играят много важна роля в импулсните захранвания. Как правилно да изберете филтърни кондензатори, особено изборът на изходни филтърни кондензатори, 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 казвай, че съм копирал нечия друга схема, а.
Обикновеният електролитен кондензатор, използван във веригата с мощност от 50 Hz, има честота на пулсиращо напрежение от 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, така че целта на обикновените нискочестотни алуминиеви електролитни кондензатори е да увеличат капацитета. Основните параметри на плюсовете и минусите. Електролитен кондензатор на изходния филтър в импулсното захранване има честота на напрежение на трионообразна вълна до десетки kHz или дори десетки MHz. Понастоящем капацитетът не е основният му индикатор. Стандартът за измерване на качеството на високочестотни алуминиеви електролитни кондензатори е "импеданс-честотна" характеристика, изисква по-нисък еквивалентен импеданс в рамките на работната честота на импулсното захранване и в същото време има добър филтриращ ефект върху високочестотния честотен пиков сигнал, генериран, когато полупроводниковото устройство работи.
Обикновените нискочестотни електролитни кондензатори започват да показват индуктивност около 10kHz, което не може да отговори на изискванията на импулсните захранвания. Високочестотните алуминиеви електролитни кондензатори, предназначени за импулсни захранвания, имат четири извода. Токът тече от единия положителен край на кондензатора с четири извода, преминава през вътрешността на кондензатора и след това тече от другия положителен край към товара; токът, връщащ се от товара, също протича от единия отрицателен край на кондензатора и след това протича от другия отрицателен край към отрицателния край 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 пиковия шум при превключване. Високочестотните алуминиеви електролитни кондензатори също имат многоядрена форма, тоест алуминиевото фолио е разделено на няколко по-къси секции и множество извеждащи листове са свързани паралелно, за да се намали компонентът на импеданса в капацитивното съпротивление. А материалът с ниско съпротивление се използва като изходна клема, което подобрява способността на кондензатора да издържа на големи токове.
Цифровата схема трябва да работи стабилно и надеждно, захранването трябва да е "чисто", а захранването с енергия трябва да е навременно, тоест филтрирането и разделянето трябва да са добри. Какво представлява разделянето на филтъра, просто казано, то 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 отговорност на DCDC и LDO? Да, те могат да се справят с ниските честоти, 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 щифта на захранването на всеки чип за отделяне и т.н. Защо виждам, че кондензаторът до щифта за захранване на някои чипове на платката е 0.1uF или 0.01uF Да, има ли значение? За да разберете това, е необходимо да разберете действителните характеристики на кондензаторите. Идеалният кондензатор е просто съхранение на заряд, C. Въпреки това, действително произведеният кондензатор не е толкова прост. Когато анализираме целостта на захранването, ние обикновено използваме модела на кондензатора.
Как правилно да изберете филтриращи кондензатори в дизайна на импулсното захранване?
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 материала на кондензатора и не могат да бъдат елиминирани. Какъв ефект 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 на кондензатора Zc=1/ωC, индуктивното съпротивление на индуктора Zl=ωL, (ω=2πf), 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 и когато честотата достигне определено ниво, ролята на индуктивността не може да бъде пренебрегната, а когато честотата е висока, индуктивността играе водеща роля. Кондензаторите губят филтриращия си ефект. Така че помнете, че кондензаторите не са само кондензатори при високи честоти.
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. Колкото по-малък е пакетът, толкова по-малък е ESL.
На кривата на филтъра на кондензатора можем също да видим, че не е плоска, тя е като "V", което означава, че има характеристики за избор на честота. Понякога искате да е възможно най-рязък (филтриран или прорез). Това, което влияе върху тази характеристика, е качественият фактор Q на кондензатора, Q{{0}}/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. Като цяло танталовите кондензатори и алуминиевата електролиза имат относително малък ESL и голям ESR, така че танталовите кондензатори и алуминиевата електролиза имат широк ефективен честотен диапазон, който е много подходящ за филтриране на ниво платка преди етапа. Това означава, че входният етап на DCDC или LDO често се филтрира с танталов кондензатор с по-голям капацитет. И поставете някои 10uF и 0.1uF кондензатори близо до чипа за отделяне, керамичните кондензатори имат много ниско ESR.
