Hvordan skal filterkondensatoren vælges korrekt i processen med at opbygge en skiftende strømforsyning?
Filterkondensatoren spiller en meget vigtig rolle i strømforsyningen. Hvordan man korrekt vælger filterkondensatoren, især valget af udgangsfilterkondensatoren er et problem, som enhver ingeniør og tekniker er meget bekymret over. Vi kan se forskellige kondensatorer på strømfilterkredsløbet, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF med forskellige kapacitansværdier, så hvordan bestemmes disse parametre? Fortæl mig ikke, at jeg kopierede en andens skematiske diagram, huh, huh.
For almindelige elektrolytiske kondensatorer, der bruges i 50Hz strømfrekvenskredsløb, er den pulserende spændingsfrekvens 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. Derfor er målet med almindelige lavfrekvente aluminium elektrolytiske kondensatorer at øge kapacitansen. De vigtigste parametre for fordele og ulemper. Udgangsfilterets elektrolytiske kondensator i koblingsstrømforsyningen har imidlertid en savtandbølgespændingsfrekvens så høj som titusinder af kHz eller endda titusinder af MHz. På dette tidspunkt er kapacitansen ikke hovedindikatoren. Standarden for måling af kvaliteten af højfrekvente aluminium elektrolytiske kondensatorer er "impedans-"Frekvens" karakteristika, det er påkrævet at have en lavere ækvivalent impedans inden for driftsfrekvensen af skiftende strømforsyning, og samtidig have en god filtrering effekt på de højfrekvente spidser, der genereres, når halvlederenheden fungerer.
Almindelige lavfrekvente elektrolytiske kondensatorer begynder at vise induktivitet ved omkring 10 kHz, hvilket ikke kan opfylde kravene til at skifte strømforsyning. Den højfrekvente aluminium elektrolytiske kondensator dedikeret til switching strømforsyningen har fire terminaler. De to ender af den positive aluminiumplade er henholdsvis trukket ud som den positive elektrode på kondensatoren, og de to ender af den negative aluminiumplade er også henholdsvis trukket ud som den negative elektrode. Strømmen strømmer ind fra den ene positive terminal på den fire-terminale kondensator, passerer gennem indersiden af kondensatoren og strømmer derefter fra den anden positive terminal til belastningen; strømmen, der vender tilbage fra belastningen, strømmer også ind fra den ene negative terminal på kondensatoren og strømmer derefter fra den anden negative terminal til den negative terminal på strømforsyningen.
Da den fire-terminale kondensator har gode højfrekvenskarakteristika, giver den et yderst gunstigt 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 ledninger er forbundet parallelt for at reducere impedanskomponenten i den kapacitive reaktans. Og brugen af materialer med lav resistivitet som udgangsterminaler forbedrer kondensatorens evne til at modstå store strømme.
For at digitale kredsløb kan fungere stabilt og pålideligt, skal strømforsyningen være "ren", og energigenopfyldning skal være rettidig, det vil sige, at filtrering og afkobling skal være god. Hvad er filtrering og afkobling, kort sagt, det er at lagre 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 for DCDC og LDO? Ja, ved lave frekvenser kan de klare det, 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 strømforsyningen, og en {{0}}}.1uF kondensator skal placeres på strømbenet på hver chip til afkobling osv. Hvorfor kan jeg se, at kondensatoren ved siden af strømstiften på nogle kortchips er 0.1uF eller 0.01uF Ja, hvad er meningen? For at forstå denne sandhed skal vi forstå kondensatorernes faktiske egenskaber. En ideel kondensator er blot en lagring af ladning, nemlig C. Den faktiske fremstillede kondensator er dog ikke så enkel. Når man analyserer strømforsyningens integritet, er den almindeligt anvendte kondensatormodel vist i figuren nedenfor.
I figuren er ESR den serieækvivalente modstand af kondensatoren, ESL er den serieækvivalente induktans af kondensatoren, og C er den reelle ideelle kondensator. ESR og ESL bestemmes af kondensatorens fremstillingsproces og materialer og kan ikke elimineres. Hvilken effekt har disse to ting på kredsløbet. ESR påvirker strømforsyningens krusning, og ESL påvirker filterfrekvenskarakteristika for kondensatoren.
Vi ved, at den kapacitive reaktans Zc=1/ωC af kondensatoren, den induktive reaktans Zl=ωL af induktoren, (ω=2πf), og 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 er høj til et vist niveau, kan induktansens rolle ikke ignoreres, og når frekvensen er højere, vil induktansen spille en ledende rolle. Kondensatoren mister sin filtrerende effekt. Så husk, når frekvensen er høj, er kondensatoren ikke bare en kondensator.
Som nævnt ovenfor bestemmes den ækvivalente serieinduktans af kondensatoren af kondensatorens fremstillingsproces og materiale. ESL af den faktiske chip keramiske kondensator varierer fra nogle få tiendedele af nH til flere nH, og jo mindre pakken er, jo mindre ESL.
Fra filterkurven for kondensatoren ovenfor kan vi også se, at den ikke er flad, den er som et 'V', det vil sige, den har frekvensselektive karakteristika, og vi håber, at den er så flad som muligt ( filtrering på bordniveau før trin), Og nogle gange vil du have det så skarpt som muligt (filtrering eller hak). Det, der påvirker denne karakteristik, er kvalitetsfaktoren Q for kondensatoren, Q=1/ωCESR, jo større ESR, jo mindre Q, og jo fladere kurve. Tværtimod, jo mindre ESR, jo større Q, og jo skarpere kurve. Normalt har tantalkondensatorer og aluminiumelektrolytik relativt lille ESL, men ESR er stor, så tantalkondensatorer og aluminiumelektrolyse har et bredt effektivt frekvensområde, hvilket er meget velegnet til front-end board niveaufilteret. Det vil sige, at en tantalkondensator med stor kapacitet ofte bruges til filtrering ved indgangstrinnet for DCDC eller LDO. Og sæt nogle 10uF og 0,1uF kondensatorer i nærheden af chippen til afkobling, keramiske kondensatorer har meget lav ESR.
