Kako treba pravilno odabrati kondenzator filtera prilikom kreiranja prekidačkog napajanja?
Prekidačko napajanje uvelike ovisi o kondenzatoru filtera. Svaki inženjer i tehničar je izuzetno zabrinut oko pitanja kako pravilno odabrati filter kondenzator, posebno odabir izlaznog filter kondenzatora. Možemo uočiti različite kondenzatore na krugu filtera snage, sa vrijednostima kapacitivnosti od 100uF, 10uF, 100nF, odnosno 10nF. Kako se ovi parametri određuju? Molim vas da me ne optužujete da sam ukrao šematski dijagram druge osobe.
Frekvencija pulsirajućeg napona za tipične elektrolitičke kondenzatore koji se koriste u strujnim krugovima od 50 Hz je samo 100 Hz, a period punjenja i pražnjenja je reda veličine milisekundi. Potrebna kapacitivnost može doseći stotine hiljada F kako bi se dobio niži koeficijent pulsiranja. Kako bi se poboljšao kapacitet, dizajnirani su standardni niskofrekventni aluminijski elektrolitički kondenzatori. primarni kriterijumi prednosti i mana. Međutim, elektrolitički kondenzator izlaznog filtera prekidačkog napajanja ima frekvenciju napona pilastih talasa koja može doseći desetine kHz ili čak MHz. Kapacitet trenutno nije primarni indikator. Kriterijumi za ocjenjivanje kvalitete visokofrekventnih aluminijskih elektrolitskih kondenzatora su njihove "impedansne-" "frekventne" karakteristike. Ovi kondenzatori moraju imati nižu ekvivalentnu impedanciju unutar radne frekvencije prekidačkog napajanja i, u isto vrijeme, pokazati dobro filtriranje visokofrekventnih skokova koji nastaju kada poluvodički uređaj radi.
Prekidačko napajanje se ne može koristiti jer standardni niskofrekventni elektrolitski kondenzatori ne mogu raditi iznad oko 10 kHz prije nego što počnu pokazivati induktivnost. Visokofrekventni aluminijumski elektrolitički kondenzator prekidačkog napajanja ima četiri priključka. Pozitivna elektroda kondenzatora sastoji se od dva kraja pozitivnog aluminijumskog lima, dok se njegova negativna elektroda sastoji od dva kraja negativnog aluminijumskog lima. Struja teče sa jednog pozitivnog terminala kondenzatora sa četiri terminala, prolazi kroz unutrašnjost kondenzatora, a zatim teče od drugog pozitivnog terminala do opterećenja; struja koja se vraća iz opterećenja također teče s jednog negativnog terminala kondenzatora, a zatim teče od drugog negativnog terminala do negativnog terminala napajanja.
Kondenzator sa četiri terminala nudi vrlo povoljan metod za minimiziranje pulsirajuće komponente napona i suzbijanje buke šiljaka pri prebacivanju jer ima jaka svojstva visoke frekvencije. Aluminijska folija je izrezana na nekoliko manjih dijelova, a nekoliko vodova je povezano paralelno kako bi se smanjila komponenta impedanse u kapacitivnoj reaktansi, što je još jedan oblik visokofrekventnog aluminijskog elektrolitičkog kondenzatora. Dodatno, kapacitet kondenzatora da podnese teške struje se povećava upotrebom materijala niske otpornosti kao izlaznih terminala.
Napajanje mora biti "čisto" i dopunjavanje energije mora biti pravovremeno da bi digitalna kola radila stabilno i pouzdano, što znači da filtriranje i razdvajanje moraju biti efikasni. Jednostavno rečeno, filtriranje i razdvajanje su metode skladištenja energije tako da se energija može brzo dopuniti kada je čipu potrebna struja. Zar se ne usuđuješ da mi kažeš da DCDC i LDO nisu nadležni za ovo? Da, oni to mogu upravljati na niskim frekvencijama, ali digitalni sistemi velike brzine rade drugačije.
Prvo, pogledajmo kondenzator. Jedina svrha kondenzatora je da služi kao uređaj za skladištenje punjenja. Svi smo svjesni da je za napajanje potrebno kondenzatorsko filtriranje i da svaki pin za napajanje čipa mora imati instaliran kondenzator {{0}}.1uF za razdvajanje. Zašto su kondenzatori nekih čipova na ploči blizu pina napajanja 0.1uF ili 0.01uF? Šta je poenta, zaista? Moramo shvatiti stvarne karakteristike kondenzatora da bismo shvatili ovu istinu. Savršen kondenzator nije ništa drugo do skladište punjenja bazirano na C. Ipak, pravi kondenzator nije tako jednostavan.
