Els condensadors de filtre tenen un paper molt important en la commutació de fonts d'alimentació. Com seleccionar correctament els condensadors de filtre, especialment la selecció de condensadors de filtre de sortida, és un problema que preocupa molt a tots els enginyers i tècnics. Podem veure una varietat de condensadors al circuit de filtre de potència, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF diferents valors de capacitat, així que com es determinen aquests paràmetres? No em digueu que he copiat l'esquema d'una altra persona, eh.
El condensador electrolític comú que s'utilitza al circuit de freqüència de potència de 50 Hz té una freqüència de tensió pulsatòria de només 100 Hz, i el temps de càrrega i descàrrega és de l'ordre de mil·lisegons. Per obtenir un coeficient de pulsació més petit, la capacitat necessària és tan alta com centenars de milers de μF, de manera que l'objectiu dels condensadors electrolítics d'alumini de baixa freqüència és augmentar la capacitat. Els principals paràmetres de pros i contres. El condensador electrolític del filtre de sortida de la font d'alimentació de commutació té una freqüència de tensió d'ona de dent de serra tan alta com desenes de kHz o fins i tot desenes de MHz. En aquest moment, la capacitat no és el seu principal indicador. L'estàndard per mesurar la qualitat dels condensadors electrolítics d'alumini d'alta freqüència és la característica "impedança-freqüència", requereix una impedància equivalent més baixa dins de la freqüència de funcionament de la font d'alimentació de commutació i, al mateix temps, té un bon efecte de filtratge sobre l'alta freqüència. senyal de pic de freqüència generat quan el dispositiu semiconductor està funcionant.
Els condensadors electrolítics de baixa freqüència habituals comencen a mostrar una inductància al voltant de 10 kHz, que no poden complir els requisits de commutació de fonts d'alimentació. Els condensadors electrolítics d'alumini d'alta freqüència dedicats a la commutació de fonts d'alimentació tenen quatre terminals. El corrent flueix des d'un extrem positiu del condensador de quatre terminals, passa per l'interior del condensador i després flueix des de l'altre extrem positiu a la càrrega; el corrent que torna de la càrrega també flueix des d'un extrem negatiu del condensador i després flueix des de l'altre extrem negatiu fins a l'extrem negatiu de la font d'alimentació.
Atès que el condensador de quatre terminals té bones característiques d'alta freqüència, proporciona un mitjà extremadament avantatjós per reduir el component pulsatori de la tensió i suprimir el soroll màxim de commutació. Els condensadors electrolítics d'alumini d'alta freqüència també tenen una forma multinucli, és a dir, el paper d'alumini es divideix en diverses seccions més curtes i es connecten múltiples fulls de sortida en paral·lel per reduir el component d'impedància de la reactància capacitiva. I el material amb baixa resistivitat s'utilitza com a terminal de sortida, la qual cosa millora la capacitat del condensador de suportar grans corrents.
El circuit digital ha de funcionar de manera estable i fiable, la font d'alimentació ha d'estar "neta" i el subministrament d'energia ha de ser oportú, és a dir, el filtratge i el desacoblament han de ser bons. Què és el desacoblament del filtre, en poques paraules, emmagatzema energia quan el xip no necessita corrent, i puc reposar energia a temps quan necessiteu corrent. No em digueu que aquesta responsabilitat no és responsabilitat de DCDC i LDO? Sí, poden manejar-ho a baixes freqüències, però els sistemes digitals d'alta velocitat són diferents.
Mirem primer el condensador. La funció del condensador és simplement emmagatzemar la càrrega. Tots sabem que s'ha d'afegir un filtratge de condensadors a la font d'alimentació, i un condensador de {{0}}.1uF al pin de la font d'alimentació de cada xip per desacoblar-lo, etc. Per què veig que el El condensador que hi ha al costat del pin de la font d'alimentació d'alguns xips de la placa és 0.1uF o 0.01uF Sí, importa? Per entendre-ho, cal entendre les característiques reals dels condensadors. Un condensador ideal és només un emmagatzematge de càrrega, C. Tanmateix, el condensador fabricat real no és tan senzill. Quan analitzem la integritat de la potència, normalment fem servir el model de condensador.
Com seleccionar correctament els condensadors de filtre en el disseny de la font d'alimentació de commutació?
ESR és la resistència equivalent en sèrie del condensador, ESL és la inductància equivalent en sèrie del condensador i C és el condensador ideal real. ESR i ESL estan determinats pel procés de fabricació i el material del condensador i no es poden eliminar. Quin efecte tenen aquestes dues coses en el circuit? L'ESR afecta la ondulació de la font d'alimentació i l'ESL afecta les característiques de freqüència del filtre del condensador.
Sabem que la reactància capacitiva del condensador Zc=1/ωC, la reactància inductiva de l'inductor Zl=ωL, (ω=2πf), la impedància complexa del condensador real és Z=ESR més jωL-1/jωC=ESR més j2πf L-1/j2πf C. Es pot veure que quan la freqüència és molt baixa, la capacitat juga un i quan la freqüència arriba a un cert nivell, no es pot ignorar el paper de la inductància, i quan la freqüència és alta, la inductància té un paper protagonista. Els condensadors perden el seu efecte de filtrat. Així que recordeu, els condensadors no són només condensadors a altes freqüències.
Com s'ha esmentat anteriorment, la inductància en sèrie equivalent del condensador està determinada pel procés de fabricació i el material del condensador. L'ESL del condensador ceràmic de xip real oscil·la entre unes dècimes de nH a diversos nH. Com més petit sigui el paquet, més petit serà l'ESL.
A la corba del filtre del condensador, també podem veure que no és pla, és com una 'V', el que significa que té característiques de selecció de freqüència. De vegades, voleu que sigui el més nítid possible (filtrat o osca). El que afecta aquesta característica és el factor de qualitat Q del condensador, Q{{0}}/ωCESR. Com més gran sigui l'ESR, més petita serà la Q i més plana serà la corba. Al contrari, com més petit és l'ESR, més gran és la Q i més nítida és la corba. En general, els condensadors de tàntal i l'electròlisi d'alumini tenen un ESL relativament petit i un ESR gran, de manera que els condensadors de tàntal i l'electròlisi d'alumini tenen un ampli rang de freqüències eficaç, que és molt adequat per al filtrat a nivell de placa prèvia a l'etapa. És a dir, l'etapa d'entrada del DCDC o LDO sovint es filtra amb un condensador de tàntal de major capacitat. I poseu uns condensadors de 10 uF i 0,1 uF a prop del xip per desacoblar-los, els condensadors ceràmics tenen una ESR molt baixa.
