Filterkondensatorer spiller en meget vigtig rolle ved at skifte strømforsyning. Hvordan man korrekt vælger filterkondensatorer, især valget af udgangsfilterkondensatorer, er et problem, som enhver ingeniør og tekniker er meget bekymret over. Vi kan se en række forskellige kondensatorer i strømfilterkredsløbet, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF forskellige kapacitansværdier, så hvordan bestemmes disse parametre? Fortæl mig ikke, at jeg kopierede en andens skema, huh.
Den almindelige elektrolytiske kondensator, der bruges i 50Hz strømfrekvenskredsløbet, har en pulserende spændingsfrekvens på kun 100Hz, og opladnings- og afladningstiden er i størrelsesordenen millisekunder. For at opnå en mindre pulsationskoefficient er den nødvendige kapacitans så høj som hundredtusindvis af μF, så målet med almindelige lavfrekvente aluminium elektrolytiske kondensatorer er at øge kapacitansen. De vigtigste parametre for fordele og ulemper. Udgangsfilterets elektrolytiske kondensator i koblingsstrømforsyningen har en savtandbølgespændingsfrekvens så høj som titusinder af kHz eller endda titusinder af MHz. På dette tidspunkt er kapacitansen ikke dens vigtigste indikator. Standarden for måling af kvaliteten af højfrekvente aluminium elektrolytiske kondensatorer er "impedans-frekvens" karakteristik, kræver en lavere ækvivalent impedans inden for driftsfrekvensen af skiftende strømforsyning, og har samtidig en god filtrerende effekt på høj- frekvensspidssignal genereret, når halvlederenheden fungerer.
Almindelige lavfrekvente elektrolytiske kondensatorer begynder at vise induktans omkring 10 kHz, hvilket ikke kan opfylde kravene til at skifte strømforsyning. De højfrekvente aluminium elektrolytiske kondensatorer dedikeret til at skifte strømforsyning har fire terminaler. Strømmen strømmer fra den ene positive ende af den fire-terminale kondensator, passerer gennem indersiden af kondensatoren og strømmer derefter fra den anden positive ende til belastningen; strømmen, der vender tilbage fra belastningen, strømmer også fra den ene negative ende af kondensatoren og strømmer derefter fra den anden negative ende til den negative ende af strømforsyningen.
Da den fire-terminale kondensator har gode højfrekvenskarakteristika, giver den et yderst fordelagtigt middel til at reducere den pulserende komponent af spændingen og undertrykke koblingsspidsstøjen. Højfrekvente aluminiumelektrolytiske kondensatorer har også en flerkerneform, det vil sige, at aluminiumsfolien er opdelt i flere kortere sektioner, og flere udledningsplader er forbundet parallelt for at reducere impedanskomponenten i den kapacitive reaktans. Og materialet med lav resistivitet bruges som udgangsterminal, hvilket forbedrer kondensatorens evne til at modstå store strømme.
Det digitale kredsløb skal køre stabilt og pålideligt, strømforsyningen skal være "ren", og energiforsyningen skal være rettidig, det vil sige, at filtreringen og afkoblingen skal være god. Hvad er filterafkobling, kort sagt, det lagrer energi, når chippen ikke har brug for strøm, og jeg kan genopbygge energi i tide, når du har brug for strøm. Fortæl mig ikke, at dette ansvar ikke er DCDC's og LDO's ansvar? Ja, de kan klare det ved lave frekvenser, men højhastigheds digitale systemer er anderledes.
Lad os tage et kig på kondensatoren først. Kondensatorens funktion er simpelthen at lagre ladningen. Vi ved alle, at kondensatorfiltrering skal tilføjes til strømforsyningen, og en {{0}}}.1uF kondensator skal placeres på strømforsyningens ben på hver chip til afkobling osv. Hvorfor kan jeg se, at kondensatoren ved siden af strømforsyningens ben på nogle kortchips er 0.1uF eller 0.01uF Ja, betyder det noget? For at forstå dette er det nødvendigt at forstå kondensatorernes faktiske egenskaber. En ideel kondensator er blot en lagring af ladning, C. Den faktiske fremstillede kondensator er dog ikke så enkel. Når vi analyserer strømintegriteten, bruger vi almindeligvis kondensatormodellen.
Hvordan vælger man korrekt filterkondensatorer i skiftende strømforsyningsdesign?
ESR er den serieækvivalente modstand af kondensatoren, ESL er den serieækvivalente induktans af kondensatoren, og C er den rigtige ideelle kondensator. ESR og ESL bestemmes af kondensatorens fremstillingsproces og materiale og kan ikke elimineres. Hvilken effekt har disse to ting på kredsløbet? ESR påvirker strømforsyningens krusning, og ESL påvirker kondensatorens filterfrekvenskarakteristika.
Vi ved, at den kapacitive reaktans af kondensatoren Zc=1/ωC, den induktive reaktans af induktoren Zl=ωL, (ω=2πf), den komplekse impedans af den faktiske kondensator er Z=ESR plus jωL-1/jωC=ESR plus j2πf L-1/j2πf C. Det kan ses, at når frekvensen er meget lav, spiller kapacitansen en rolle, og når frekvensen når et vist niveau, kan induktansens rolle ikke ignoreres, og når frekvensen er høj, spiller induktansen en ledende rolle. Kondensatorer mister deres filtreringseffekt. Så husk, at kondensatorer ikke kun er kondensatorer ved høje frekvenser.
Som nævnt ovenfor bestemmes den ækvivalente serieinduktans af kondensatoren af kondensatorens fremstillingsproces og materiale. ESL for den faktiske keramiske chipkondensator varierer fra nogle få tiendedele af nH til flere nH. Jo mindre pakken er, jo mindre ESL.
På kondensatorens filterkurve kan vi også se, at den ikke er flad, den er som et 'V', hvilket betyder, at den har frekvensvalgskarakteristika. Nogle gange vil du have den så skarp som muligt (filtreret eller hak). Det, der påvirker denne karakteristik, er kvalitetsfaktoren Q for kondensatoren, Q{{0}}/ωCESR. Jo større ESR, jo mindre Q, og jo fladere er kurven. Tværtimod, jo mindre ESR, jo større Q, og jo skarpere kurve. Generelt har tantalkondensatorer og aluminiumelektrolyse relativt lille ESL og stor ESR, så tantalkondensatorer og aluminiumelektrolyse har et bredt effektivt frekvensområde, som er meget velegnet til filtrering på pladeniveau før trin. Det vil sige, at inputtrinnet for DCDC eller LDO ofte filtreres med en tantalkondensator med større kapacitet. Og sæt nogle 10uF og 0.1uF kondensatorer tæt på chippen til afkobling, keramiske kondensatorer har meget lav ESR.
