Miten suodatinkondensaattori tulisi valita oikein hakkurivirtalähdettä rakennettaessa?
Suodatinkondensaattorilla on erittäin tärkeä rooli kytkentävirtalähteessä. Suodatinkondensaattorin oikea valinta, erityisesti lähtösuodattimen kondensaattorin valinta, on ongelma, josta jokainen insinööri ja teknikko ovat erittäin huolissaan. Voimme nähdä erilaisia kondensaattoreita tehosuodatinpiirissä, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF eri kapasitanssiarvoilla, joten miten nämä parametrit määritetään? Älä kerro minulle, että kopioin jonkun muun kaavion, huh, huh.
Tavallisissa 50 Hz:n tehotaajuuspiireissä käytettävissä elektrolyyttikondensaattoreissa sykkivä jännitetaajuus on vain 100 Hz, ja lataus- ja purkuaika on millisekuntien luokkaa. Pienemmän pulsaatiokertoimen saamiseksi vaadittu kapasitanssi on jopa satoja tuhansia μF. Siksi tavallisten matalataajuisten alumiinielektrolyyttikondensaattorien tavoitteena on lisätä kapasitanssia. Pääparametrit plussat ja miinukset. Hakkuriteholähteen lähtösuodattimen elektrolyyttikondensaattorin saha-aaltojännitetaajuus on kuitenkin jopa kymmeniä kHz tai jopa kymmeniä MHz. Tällä hetkellä kapasitanssi ei ole pääindikaattori. Korkeataajuisten alumiinielektrolyyttikondensaattorien laadun mittausstandardi on "impedanssi-"taajuus"-ominaisuudet, sillä vaaditaan pienempi ekvivalenttiimpedanssi kytkentävirtalähteen toimintataajuudella ja samalla hyvä suodatus. vaikutus korkeataajuisiin piikkeihin, jotka syntyvät puolijohdelaitteen toimiessa.
Tavalliset matalataajuiset elektrolyyttikondensaattorit alkavat näyttää induktiivisuutta noin 10 kHz taajuudella, mikä ei täytä hakkuriteholähteiden vaatimuksia. Hakkuriteholähteelle omistetussa korkeataajuisessa alumiinielektrolyyttikondensaattorissa on neljä liitintä. Positiivisen alumiinilevyn kaksi päätä vedetään vastaavasti ulos kondensaattorin positiivisena elektrodina, ja negatiivisen alumiinilevyn kaksi päätä vedetään myös vastaavasti negatiivisena elektrodina. Virta virtaa sisään nelinapaisen kondensaattorin yhdestä positiivisesta navasta, kulkee kondensaattorin sisäpuolen läpi ja virtaa sitten toisesta positiivisesta navasta kuormaan; kuormasta palaava virta virtaa myös sisään kondensaattorin yhdestä negatiivisesta navasta ja sitten toisesta negatiivisesta navasta virtalähteen negatiiviseen napaan.
Koska nelinapaisella kondensaattorilla on hyvät suurtaajuusominaisuudet, se tarjoaa erittäin edullisen tavan vähentää jännitteen sykkivää komponenttia ja vaimentaa kytkentäpiikkikohinaa. Korkeataajuisilla alumiinielektrolyyttikondensaattoreilla on myös moniytiminen, eli alumiinifolio on jaettu useisiin lyhyempiin osiin ja useita johtoja on kytketty rinnan impedanssikomponentin pienentämiseksi kapasitiivisessa reaktanssissa. Ja matalaresistanssisten materiaalien käyttö ulostuloliittiminä parantaa kondensaattorin kykyä kestää suuria virtoja.
Jotta digitaaliset piirit toimisivat vakaasti ja luotettavasti, virransyötön on oltava "puhdas" ja energian lisäyksen tulee olla oikea-aikaista, eli suodatuksen ja irrotuksen on oltava hyvää. Yksinkertaisesti sanottuna suodatus ja irrottaminen on energian varastointia, kun siru ei tarvitse virtaa, ja voin täydentää energiaa ajoissa, kun tarvitset virtaa. Älä sano minulle, että tämä vastuu ei ole DCDC:llä ja LDO:lla? Kyllä, matalilla taajuuksilla he voivat käsitellä sitä, mutta nopeat digitaaliset järjestelmät ovat erilaisia.
Katsotaanpa ensin kondensaattoria. Kondensaattorin tehtävänä on yksinkertaisesti tallentaa varaus. Me kaikki tiedämme, että virtalähteeseen tulisi lisätä kondensaattorisuodatus ja {{0}}.1uF-kondensaattori tulisi asettaa jokaisen sirun virtanastalle irrottamista varten jne. Miksi näen kondensaattorin joidenkin piirilevyjen virtanastan vieressä on 0.1uF tai 0.01uF Kyllä, mitä järkeä on? Tämän totuuden ymmärtämiseksi meidän on ymmärrettävä kondensaattorien todelliset ominaisuudet. Ihanteellinen kondensaattori on vain varausvarasto, nimittäin C. Varsinainen valmistettu kondensaattori ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen. Teholähteen eheyttä analysoitaessa yleisesti käytetty kondensaattorimalli on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kuvassa ESR on kondensaattorin sarjavastaava resistanssi, ESL on kondensaattorin sarjavastaava induktanssi ja C on todellinen ideaalikondensaattori. ESR ja ESL määräytyvät valmistusprosessin ja kondensaattorin materiaalien mukaan, eikä niitä voida poistaa. Mikä vaikutus näillä kahdella asialla on piiriin. ESR vaikuttaa virtalähteen aaltoiluon ja ESL kondensaattorin suodatintaajuusominaisuuksiin.
Tiedämme, että kondensaattorin kapasitiivinen reaktanssi Zc=1/ωC, induktorin induktiivinen reaktanssi Zl=ωL (ω=2πf) ja todellisen kondensaattorin kompleksiimpedanssi on Z=ESR plus jωL-1/jωC=ESR plus j2πf L-1/j2πf c. Voidaan nähdä, että kun taajuus on hyvin alhainen, kapasitanssilla on merkitystä, ja kun taajuus on korkea tietylle tasolle, induktanssin roolia ei voida jättää huomiotta, ja kun taajuus on korkeampi, induktanssi näyttää johtavassa asemassa. Kondensaattori menettää suodatustehonsa. Muista siis, että kun taajuus on korkea, kondensaattori ei ole vain kondensaattori.
Kuten edellä mainittiin, kondensaattorin vastaava sarjainduktanssi määräytyy valmistusprosessin ja kondensaattorin materiaalin mukaan. Varsinaisen sirukeraamikondensaattorin ESL vaihtelee muutamasta nH:n kymmenesosista useisiin nH:iin, ja mitä pienempi paketti, sitä pienempi ESL.
Yllä olevasta kondensaattorin suodatinkäyrästä voimme myös nähdä, että se ei ole tasainen, se on kuin 'V', eli sillä on taajuusselektiiviset ominaisuudet, ja toivomme, että se on mahdollisimman tasainen ( esivaiheen levytason suodatus), Ja joskus haluat sen olevan mahdollisimman terävä (suodatus tai loveus). Tähän ominaisuuteen vaikuttaa kondensaattorin laatutekijä Q, Q=1/ωCESR, mitä suurempi ESR, sitä pienempi Q ja sitä tasaisempi käyrä. Päinvastoin, mitä pienempi ESR, sitä suurempi Q ja terävämpi käyrä. Yleensä tantaalikondensaattoreiden ja alumiinielektrolyyttien ESL on suhteellisen pieni, mutta ESR on suuri, joten tantaalikondensaattoreiden ja alumiinielektrolyyttien tehollinen taajuusalue on laaja, mikä sopii erittäin hyvin etupään levytason suodattimeen. Toisin sanoen suurikapasiteettista tantaalikondensaattoria käytetään usein suodatukseen DCDC:n tai LDO:n tulovaiheessa. Ja laita 10uF ja 0,1 uF kondensaattorit sirun lähelle irrottamista varten, keraamisilla kondensaattoreilla on erittäin alhainen ESR.
