A szűrőkondenzátorok nagyon fontos szerepet játszanak a tápegységek kapcsolásában. A szűrőkondenzátorok helyes kiválasztása, különösen a kimeneti szűrőkondenzátorok kiválasztása olyan probléma, amely minden mérnököt és technikust foglalkoztat. Sokféle kondenzátort láthatunk a teljesítményszűrő áramkörében, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF különböző kapacitásértékekkel, tehát hogyan határozhatók meg ezek a paraméterek? Ne mondd, hogy valaki más kapcsolási rajzát másoltam, mi.
Az 50 Hz-es tápfrekvenciás áramkörben használt közös elektrolitkondenzátor pulzáló feszültségfrekvenciája mindössze 100 Hz, a töltési és kisütési idő pedig ezredmásodperces nagyságrendű. A kisebb pulzációs együttható eléréséhez a szükséges kapacitás akár több százezer μF is lehet, így a közönséges alacsony frekvenciájú alumínium elektrolitkondenzátorok célja a kapacitás növelése. Pro és kontra fő paraméterek. A kapcsolóüzemű tápegységben lévő kimeneti szűrő elektrolit kondenzátor fűrészfogú hullámfeszültség-frekvenciája akár több tíz kHz vagy akár tíz MHz is lehet. Jelenleg nem a kapacitás a fő mutatója. A nagyfrekvenciás alumínium elektrolit kondenzátorok minőségmérésének szabványa az "impedancia- Frekvencia" karakterisztikája, alacsonyabb ekvivalens impedanciát igényel a kapcsolóüzemű tápegység működési frekvenciáján belül, ugyanakkor jó szűrőhatással rendelkezik a nagy- frekvenciacsúcs jel, amely akkor keletkezik, amikor a félvezető eszköz működik.
A közönséges alacsony frekvenciájú elektrolitkondenzátorok 10 kHz körül kezdenek induktivitást mutatni, ami nem képes megfelelni a kapcsolóüzemű tápegységek követelményeinek. A kapcsolóüzemű tápegységek nagyfrekvenciás alumínium elektrolitkondenzátorai négy csatlakozóval rendelkeznek. Az áram a négypólusú kondenzátor egyik pozitív végéből folyik, áthalad a kondenzátor belsején, majd a másik pozitív végéről a terhelésre áramlik; a terhelésről visszatérő áram szintén a kondenzátor egyik negatív végéről folyik, majd a másik negatív végéről a tápegység negatív végére folyik.
Mivel a négypólusú kondenzátor jó nagyfrekvenciás karakterisztikával rendelkezik, rendkívül előnyös eszköz a feszültség pulzáló komponensének csökkentésére és a kapcsolási csúcszaj elnyomására. A nagyfrekvenciás alumínium elektrolitkondenzátorok is többmagos formájúak, vagyis az alufóliát több rövidebb szakaszra osztják, és több kivezetőlapot kapcsolnak párhuzamosan a kapacitív reaktancia impedanciakomponensének csökkentése érdekében. És az alacsony ellenállású anyagot használják kivezető terminálként, ami javítja a kondenzátor képességét, hogy ellenálljon a nagy áramoknak.
A digitális áramkörnek stabilan és megbízhatóan kell működnie, a tápellátásnak "tisztának" kell lennie, az energiaellátásnak időszerűnek kell lennie, azaz jó legyen a szűrés és a szétkapcsolás. Mi az a szűrőlekapcsolás, egyszerűen fogalmazva energiát tárol, amikor a chipnek nincs szüksége áramra, és időben tudok energiát pótolni, amikor áramra van szüksége. Ne mondd, hogy ez a felelősség nem a DCDC és az LDO felelőssége? Igen, tudják kezelni alacsony frekvencián, de a nagy sebességű digitális rendszerek mások.
Nézzük először a kondenzátort. A kondenzátor feladata egyszerűen a töltés tárolása. Mindannyian tudjuk, hogy kondenzátorszűrést kell hozzáadni a tápegységhez, és egy {{0}},1 uF-os kondenzátort kell helyezni minden chip tápegység érintkezőjére a szétválasztáshoz stb. Miért látom, hogy a Egyes kártyachipek tápegység érintkezője melletti kondenzátor 0.1uF vagy 0.01uF Igen, számít? Ennek megértéséhez meg kell érteni a kondenzátorok tényleges jellemzőit. Az ideális kondenzátor csak egy töltéstároló, C. A ténylegesen legyártott kondenzátor azonban nem ilyen egyszerű. A teljesítmény integritásának elemzésekor általában a kondenzátor modellt használjuk.
Hogyan válasszuk ki helyesen a szűrőkondenzátorokat a kapcsolóüzemű tápegység tervezésében?
Az ESR a kondenzátor soros ekvivalens ellenállása, az ESL a kondenzátor soros ekvivalens induktivitása, a C pedig az igazi ideális kondenzátor. Az ESR-t és az ESL-t a kondenzátor gyártási folyamata és anyaga határozza meg, és nem küszöbölhetők ki. Milyen hatással van ez a két dolog az áramkörre? Az ESR befolyásolja a tápegység hullámzását, az ESL pedig a kondenzátor szűrőfrekvencia-karakterisztikáját.
Tudjuk, hogy a Zc=1/ωC kondenzátor kapacitív reaktanciája, a Zl=ωL, (ω=2πf) tekercs induktív reaktanciája, a tényleges kondenzátor komplex impedanciája Z=ESR plusz jωL-1/jωC=ESR plus j2πf L-1/j2πf C. Látható, hogy amikor a frekvencia nagyon alacsony, a kapacitás egy szerepet, és amikor a frekvencia elér egy bizonyos szintet, az induktivitás szerepét nem lehet figyelmen kívül hagyni, és amikor a frekvencia magas, akkor az induktivitás játszik vezető szerepet. A kondenzátorok elvesztik szűrőhatásukat. Tehát ne feledje, a kondenzátorok nem csak nagy frekvenciájú kondenzátorok.
Mint fentebb említettük, a kondenzátor egyenértékű soros induktivitását a gyártási folyamat és a kondenzátor anyaga határozza meg. A tényleges chip-kerámia kondenzátor ESL-je néhány tized nH-tól néhány nH-ig terjed. Minél kisebb a csomag, annál kisebb az ESL.
A kondenzátor szűrőgörbéjén azt is láthatjuk, hogy nem lapos, olyan, mint egy 'V', ami azt jelenti, hogy frekvenciaválasztó karakterisztikával rendelkezik. Néha azt szeretné, ha a lehető legélesebb legyen (szűrt vagy rovátkolt). Ezt a jellemzőt a kondenzátor Q minőségi tényezője, Q{{0}}/ωCESR befolyásolja. Minél nagyobb az ESR, annál kisebb a Q és annál laposabb a görbe. Éppen ellenkezőleg, minél kisebb az ESR, annál nagyobb a Q és annál élesebb a görbe. Általában a tantál kondenzátorok és az alumínium elektrolízis viszonylag kicsi ESL-vel és nagy ESR-rel rendelkeznek, így a tantál kondenzátorok és az alumínium elektrolízis széles effektív frekvencia tartományban vannak, ami nagyon alkalmas az előfokozatú táblaszintű szűrésre. Vagyis a DCDC vagy LDO bemeneti fokozatát gyakran nagyobb kapacitású tantál kondenzátorral szűrik. És tegyen néhány 10 uF-os és 0,1 uF-os kondenzátort a chip közelébe a szétválasztáshoz, a kerámia kondenzátorok nagyon alacsony ESR-rel rendelkeznek.
