Filterski kondenzatori igraju veoma važnu ulogu u prebacivanju napajanja. Kako pravilno odabrati filterske kondenzatore, a posebno izbor izlaznih filterskih kondenzatora, problem je koji brine svakog inženjera i tehničara. Možemo vidjeti razne kondenzatore u krugu filtera napajanja, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF različite vrijednosti kapacitivnosti, pa kako se ovi parametri određuju? Nemoj mi reći da sam kopirao tuđu šemu, ha.
Uobičajeni elektrolitički kondenzator koji se koristi u strujnom krugu frekvencije od 50 Hz ima pulsirajuću frekvenciju napona od samo 100 Hz, a vrijeme punjenja i pražnjenja je reda veličine milisekundi. Da bi se dobio manji koeficijent pulsiranja, potreban je kapacitet i do stotine hiljada μF, pa je cilj običnih niskofrekventnih aluminijskih elektrolitskih kondenzatora povećanje kapacitivnosti. Glavni parametri za i protiv. Elektrolitički kondenzator izlaznog filtera u prekidačkom napajanju ima frekvenciju napona pilastog talasa do nekoliko desetina kHz ili čak desetina MHz. U ovom trenutku, kapacitet nije njegov glavni pokazatelj. Standard za mjerenje kvalitete visokofrekventnih aluminijskih elektrolitskih kondenzatora je karakteristika "impedansa-frekvencija", zahtijeva nižu ekvivalentnu impedanciju unutar radne frekvencije prekidačkog napajanja, a istovremeno ima dobar učinak filtriranja na visokofrekventne kondenzatore. frekvencijski spike signal generiran kada poluvodički uređaj radi.
Obični niskofrekventni elektrolitski kondenzatori počinju pokazivati induktivnost oko 10kHz, što ne može zadovoljiti zahtjeve prekidačkog napajanja. Visokofrekventni aluminijumski elektrolitički kondenzatori namenjeni za prekidačko napajanje imaju četiri terminala. Struja teče sa jednog pozitivnog kraja kondenzatora sa četiri terminala, prolazi kroz unutrašnjost kondenzatora, a zatim teče od drugog pozitivnog kraja do opterećenja; struja koja se vraća iz opterećenja također teče s jednog negativnog kraja kondenzatora, a zatim teče s drugog negativnog kraja na negativni kraj napajanja.
Pošto kondenzator sa četiri terminala ima dobre visokofrekventne karakteristike, on pruža izuzetno povoljno sredstvo za smanjenje pulsirajuće komponente napona i suzbijanje vršne buke komutacije. Visokofrekventni aluminijumski elektrolitski kondenzatori takođe imaju višejezgrenu formu, odnosno aluminijumska folija je podeljena na nekoliko kraćih delova, a više izlaznih listova je povezano paralelno kako bi se smanjila komponenta impedancije u kapacitivnoj reaktansi. A materijal niske otpornosti koristi se kao izlazni terminal, što poboljšava sposobnost kondenzatora da izdrži velike struje.
Digitalno kolo mora raditi stabilno i pouzdano, napajanje mora biti "čisto", a napajanje mora biti pravovremeno, odnosno filtriranje i razdvajanje moraju biti dobri. Što je filter decoupling, jednostavno rečeno, on skladišti energiju kada čipu nije potrebna struja, a ja mogu napuniti energiju na vrijeme kada vam je potrebna struja. Nemojte mi reći da ova odgovornost nije odgovornost DCDC-a i LDO-a? Da, oni to mogu podnijeti na niskim frekvencijama, ali digitalni sistemi velike brzine su drugačiji.
Pogledajmo prvo kondenzator. Funkcija kondenzatora je jednostavno pohranjivanje naboja. Svi znamo da kondenzatorsko filtriranje treba dodati napajanju, a kondenzator {{0}}.1uF treba staviti na pin napajanja svakog čipa za razdvajanje, itd. Zašto vidim da kondenzator pored pina za napajanje nekih čipova na ploči je 0.1uF ili 0.01uF Da, da li je bitno? Da bismo ovo razumjeli, potrebno je razumjeti stvarne karakteristike kondenzatora. Idealan kondenzator je samo skladište naelektrisanja, C. Međutim, stvarni proizvedeni kondenzator nije tako jednostavan. Kada analiziramo integritet snage, obično koristimo model kondenzatora.
Kako pravilno odabrati filtarske kondenzatore u dizajnu prekidačkog napajanja?
ESR je serijski ekvivalentni otpor kondenzatora, ESL je serijski ekvivalentni induktivitet kondenzatora, a C je pravi idealni kondenzator. ESR i ESL su određeni proizvodnim procesom i materijalom kondenzatora i ne mogu se eliminirati. Kakav učinak ove dvije stvari imaju na kolo? ESR utiče na talasanje napajanja, a ESL utiče na karakteristike frekvencije filtera kondenzatora.
Znamo da je kapacitivna reaktancija kondenzatora Zc=1/ωC, induktivna reaktancija induktora Zl=ωL, (ω=2}πf), kompleksna impedansa stvarnog kondenzatora je Z=ESR plus jωL-1/jωC=ESR plus j2πf L-1/j2πf C. Može se vidjeti da kada je frekvencija vrlo niska, kapacitivnost igra ulogu, a kada frekvencija dostigne određeni nivo, uloga induktivnosti se ne može zanemariti, a kada je frekvencija visoka, induktivnost ima vodeću ulogu. Kondenzatori gube svoj efekat filtriranja. Zato zapamtite, kondenzatori nisu samo kondenzatori na visokim frekvencijama.
Kao što je gore spomenuto, ekvivalentna serijska induktivnost kondenzatora određena je proizvodnim procesom i materijalom kondenzatora. ESL stvarnog čip keramičkog kondenzatora kreće se od nekoliko desetina nH do nekoliko nH. Što je manji paket, manji je ESL.
Na krivulji filtera kondenzatora također možemo vidjeti da nije ravan, već je kao 'V', što znači da ima karakteristike selekcije frekvencije. Ponekad želite da bude što je moguće oštriji (filtriran ili urezan). Ono što utiče na ovu karakteristiku je faktor kvaliteta Q kondenzatora, Q{{0}}/ωCESR. Što je veći ESR, manji je Q, a kriva je ravnija. Naprotiv, što je manji ESR, veći je Q, a kriva je oštrija. Generalno, tantalski kondenzatori i aluminijumska elektroliza imaju relativno mali ESL i veliki ESR, tako da tantalski kondenzatori i aluminijumska elektroliza imaju širok efektivni frekventni opseg, što je veoma pogodno za filtriranje na nivou ploče pre faze. To jest, ulazni stepen DCDC ili LDO se često filtrira tantalskim kondenzatorom većeg kapaciteta. I stavite kondenzatore od 10uF i 0,1uF blizu čipa za razdvajanje, keramički kondenzatori imaju vrlo nizak ESR.
