Filterkondensatorer spiller en svært viktig rolle i bytte av strømforsyninger. Hvordan velge filterkondensatorer riktig, spesielt valget av utgangsfilterkondensatorer, er et problem som hver ingeniør og tekniker er veldig opptatt av. Vi kan se en rekke kondensatorer i strømfilterkretsen, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF forskjellige kapasitansverdier, så hvordan bestemmes disse parameterne? Ikke fortell meg at jeg kopierte noen andres skjema.
Den vanlige elektrolytiske kondensatoren som brukes i 50Hz strømfrekvenskretsen har en pulserende spenningsfrekvens på bare 100Hz, og lade- og utladingstiden er i størrelsesorden millisekunder. For å oppnå en mindre pulseringskoeffisient er den nødvendige kapasitansen så høy som hundretusenvis av μF, så målet med vanlige lavfrekvente aluminiumelektrolytiske kondensatorer er å øke kapasitansen. De viktigste parametrene for fordeler og ulemper. Utgangsfilterets elektrolytiske kondensator i svitsjestrømforsyningen har en sagtannbølgespenningsfrekvens så høy som titalls kHz eller til og med titalls MHz. På dette tidspunktet er ikke kapasitansen hovedindikatoren. Standarden for å måle kvaliteten på høyfrekvente elektrolytiske kondensatorer i aluminium er "impedans-frekvens"-karakteristikk, krever en lavere ekvivalent impedans innenfor driftsfrekvensen til byttestrømforsyningen, og har samtidig en god filtreringseffekt på høy- frekvensspikesignal generert når halvlederenheten fungerer.
Vanlige lavfrekvente elektrolytiske kondensatorer begynner å vise induktans rundt 10kHz, noe som ikke kan oppfylle kravene til å bytte strømforsyning. De høyfrekvente elektrolytiske kondensatorene i aluminium dedikert til å bytte strømforsyning har fire terminaler. Strømmen flyter fra den ene positive enden av den fire-terminale kondensatoren, passerer gjennom innsiden av kondensatoren, og flyter deretter fra den andre positive enden til lasten; strømmen som kommer tilbake fra lasten, flyter også fra den ene negative enden av kondensatoren, og flyter deretter fra den andre negative enden til den negative enden av strømforsyningen.
Siden den fire-terminale kondensatoren har gode høyfrekvente egenskaper, gir den et ekstremt fordelaktig middel for å redusere den pulserende komponenten av spenningen og undertrykke svitsjetoppstøyen. Høyfrekvente elektrolytiske kondensatorer av aluminium har også en flerkjerneform, det vil si at aluminiumsfolien er delt inn i flere kortere seksjoner, og flere utløpsplater er koblet parallelt for å redusere impedanskomponenten i den kapasitive reaktansen. Og materialet med lav resistivitet brukes som utgangsterminal, noe som forbedrer kondensatorens evne til å motstå store strømmer.
Den digitale kretsen må gå stabilt og pålitelig, strømforsyningen må være "ren", og energiforsyningen må være tidsriktig, det vil si at filtreringen og frakoblingen må være god. Hva er filteravkobling, enkelt sagt, det lagrer energi når brikken ikke trenger strøm, og jeg kan fylle på energi i tide når du trenger strøm. Ikke fortell meg at dette ansvaret ikke er DCDC og LDOs ansvar? Ja, de kan håndtere det ved lave frekvenser, men høyhastighets digitale systemer er forskjellige.
La oss ta en titt på kondensatoren først. Funksjonen til kondensatoren er ganske enkelt å lagre ladningen. Vi vet alle at kondensatorfiltrering bør legges til strømforsyningen, og en {{0}}.1uF kondensator bør plasseres på strømforsyningspinnen til hver brikke for frakobling osv. Hvorfor ser jeg at kondensatoren ved siden av strømforsyningspinnen til noen kortbrikker er 0.1uF eller 0.01uF Ja, spiller det noen rolle? For å forstå dette, er det nødvendig å forstå de faktiske egenskapene til kondensatorer. En ideell kondensator er bare en lagring av ladning, C. Den faktiske produserte kondensatoren er imidlertid ikke så enkel. Når vi analyserer strømintegriteten, bruker vi vanligvis kondensatormodellen.
Hvordan velge filterkondensatorer riktig i byttestrømforsyningsdesign?
ESR er den serieekvivalente motstanden til kondensatoren, ESL er den serieekvivalente induktansen til kondensatoren, og C er den virkelige ideelle kondensatoren. ESR og ESL bestemmes av produksjonsprosessen og materialet til kondensatoren og kan ikke elimineres. Hvilken effekt har disse to tingene på kretsen? ESR påvirker krusningen til strømforsyningen, og ESL påvirker filterfrekvenskarakteristikkene til kondensatoren.
Vi vet at den kapasitive reaktansen til kondensatoren Zc=1/ωC, den induktive reaktansen til induktoren Zl=ωL, (ω=2πf), den komplekse impedansen til den faktiske kondensatoren er Z=ESR pluss jωL-1/jωC=ESR pluss j2πf L-1/j2πf C. Det kan sees at når frekvensen er veldig lav, spiller kapasitansen en rolle, og når frekvensen når et visst nivå, kan ikke induktansens rolle ignoreres, og når frekvensen er høy, spiller induktansen en ledende rolle. Kondensatorer mister filtreringseffekten. Så husk at kondensatorer ikke bare er kondensatorer ved høye frekvenser.
Som nevnt ovenfor bestemmes den ekvivalente serieinduktansen til kondensatoren av produksjonsprosessen og materialet til kondensatoren. ESL-en til den faktiske brikkekeramiske kondensatoren varierer fra noen få tideler av nH til flere nH. Jo mindre pakken er, jo mindre ESL.
På filterkurven til kondensatoren kan vi også se at den ikke er flat, den er som en 'V', noe som betyr at den har frekvensvalgkarakteristikk. Noen ganger vil du at den skal være så skarp som mulig (filtrert eller hakk). Det som påvirker denne karakteristikken er kvalitetsfaktoren Q til kondensatoren, Q{{0}}/ωCESR. Jo større ESR, jo mindre Q, og jo flatere er kurven. Tvert imot, jo mindre ESR, jo større Q, og jo skarpere kurve. Vanligvis har tantalkondensatorer og aluminiumelektrolyse relativt liten ESL og stor ESR, så tantalkondensatorer og aluminiumelektrolyse har et bredt effektivt frekvensområde, som er veldig egnet for filtrering på bordnivå før trinn. Det vil si at inngangstrinnet til DCDC eller LDO ofte filtreres med en tantalkondensator med større kapasitet. Og legg noen 10uF og 0.1uF kondensatorer nær brikken for frakobling, keramiske kondensatorer har veldig lav ESR.
