Filterkondensatorer spelar en mycket viktig roll för att byta strömförsörjning. Hur man korrekt väljer filterkondensatorer, särskilt valet av utgångsfilterkondensatorer, är ett problem som varje ingenjör och tekniker är mycket bekymrad över. Vi kan se en mängd olika kondensatorer i effektfilterkretsen, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF olika kapacitansvärden, så hur bestäms dessa parametrar? Säg inte att jag kopierade någon annans schema, va.
Den vanliga elektrolytkondensatorn som används i 50Hz-strömkretsen har en pulserande spänningsfrekvens på endast 100Hz, och laddnings- och urladdningstiden är i storleksordningen millisekunder. För att få en mindre pulsationskoefficient är den erforderliga kapacitansen så hög som hundratusentals μF, så målet med vanliga lågfrekventa aluminiumelektrolytiska kondensatorer är att öka kapacitansen. De viktigaste parametrarna för för- och nackdelar. Utgångsfiltrets elektrolytiska kondensator i strömförsörjningen har en sågtandsvågspänningsfrekvens så hög som tiotals kHz eller till och med tiotals MHz. Vid denna tidpunkt är inte kapacitansen dess huvudindikator. Standarden för att mäta kvaliteten på högfrekventa aluminiumelektrolytiska kondensatorer är "impedans-frekvens"-karaktäristik, kräver en lägre ekvivalent impedans inom arbetsfrekvensen för växlingsströmförsörjningen, och har samtidigt en bra filtreringseffekt på hög- frekvensspetssignal som genereras när halvledarenheten fungerar.
Vanliga lågfrekventa elektrolytiska kondensatorer börjar visa induktans runt 10kHz, vilket inte kan uppfylla kraven för att byta strömförsörjning. De högfrekventa elektrolytiska kondensatorerna av aluminium som är avsedda för att byta strömförsörjning har fyra terminaler. Strömmen flyter från en positiv ände av kondensatorn med fyra terminaler, passerar genom insidan av kondensatorn och flyter sedan från den andra positiva änden till lasten; strömmen som återgår från lasten flyter också från en negativ ände av kondensatorn och flyter sedan från den andra negativa änden till den negativa änden av strömförsörjningen.
Eftersom kondensatorn med fyra terminaler har goda högfrekvensegenskaper, tillhandahåller den ett extremt fördelaktigt medel för att reducera den pulserande komponenten av spänningen och undertrycka kopplingstoppbruset. Högfrekventa elektrolytiska kondensatorer av aluminium har också en flerkärnig form, det vill säga aluminiumfolien är uppdelad i flera kortare sektioner, och flera utledningsskivor är parallellkopplade för att minska impedanskomponenten i den kapacitiva reaktansen. Och materialet med låg resistivitet används som utloppsterminal, vilket förbättrar kondensatorns förmåga att motstå stora strömmar.
Den digitala kretsen måste fungera stabilt och tillförlitligt, strömförsörjningen måste vara "ren", och energiförsörjningen måste komma i tid, det vill säga filtreringen och avkopplingen måste vara bra. Vad är filteravkoppling, enkelt uttryckt, det lagrar energi när chipet inte behöver ström, och jag kan fylla på energi i tid när du behöver ström. Berätta inte för mig att detta ansvar inte är DCDCs och LDO:s ansvar? Ja, de kan hantera det vid låga frekvenser, men höghastighets digitala system är annorlunda.
Låt oss ta en titt på kondensatorn först. Kondensatorns funktion är helt enkelt att lagra laddningen. Vi vet alla att kondensatorfiltrering bör läggas till strömförsörjningen, och en {{0}}}.1uF kondensator bör placeras på strömförsörjningsstiftet på varje chip för frånkoppling, etc. Varför ser jag att kondensatorn bredvid strömförsörjningsstiftet på vissa kortchips är 0.1uF eller 0.01uF Ja, spelar det någon roll? För att förstå detta är det nödvändigt att förstå de faktiska egenskaperna hos kondensatorer. En idealisk kondensator är bara en lagring av laddning, C. Den faktiska tillverkade kondensatorn är dock inte så enkel. När vi analyserar strömintegriteten använder vi vanligtvis kondensatormodellen.
Hur väljer man korrekt filterkondensatorer i växling av strömförsörjningsdesign?
ESR är kondensatorns serieekvivalenta resistans, ESL är serieekvivalentinduktansen för kondensatorn och C är den verkliga idealkondensatorn. ESR och ESL bestäms av tillverkningsprocessen och materialet i kondensatorn och kan inte elimineras. Vilken effekt har dessa två saker på kretsen? ESR påverkar strömförsörjningens rippel och ESL påverkar kondensatorns filterfrekvensegenskaper.
Vi vet att den kapacitiva reaktansen för kondensatorn Zc=1/ωC, den induktiva reaktansen för induktorn Zl=ωL, (ω=2πf), den komplexa impedansen för den faktiska kondensatorn är Z=ESR plus jωL-1/jωC=ESR plus j2πf L-1/j2πf C. Det kan ses att när frekvensen är mycket låg spelar kapacitansen en roll, och när frekvensen når en viss nivå kan induktansens roll inte ignoreras, och när frekvensen är hög spelar induktansen en ledande roll. Kondensatorer förlorar sin filtreringseffekt. Så kom ihåg att kondensatorer inte bara är kondensatorer vid höga frekvenser.
Som nämnts ovan bestäms den ekvivalenta serieinduktansen för kondensatorn av tillverkningsprocessen och materialet för kondensatorn. ESL för den faktiska keramiska chipkondensatorn sträcker sig från några tiondelar av nH till flera nH. Ju mindre paket, desto mindre ESL.
På kondensatorns filterkurva kan vi också se att den inte är platt, den är som ett 'V', vilket betyder att den har frekvensvalsegenskaper. Ibland vill man att den ska vara så skarp som möjligt (filtrerad eller hack). Det som påverkar denna egenskap är kvalitetsfaktorn Q för kondensatorn, Q{{0}}/ωCESR. Ju större ESR, desto mindre Q, och desto plattare kurva. Tvärtom, ju mindre ESR, desto större Q, och desto skarpare kurva. Generellt sett har tantalkondensatorer och aluminiumelektrolys relativt liten ESL och stor ESR, så tantalkondensatorer och aluminiumelektrolys har ett brett effektivt frekvensområde, vilket är mycket lämpligt för filtrering på förstegsbrädanivå. Det vill säga att ingångssteget för DCDC eller LDO ofta filtreras med en tantalkondensator med större kapacitet. Och lägg några 10uF och 0.1uF kondensatorer nära chippet för frånkoppling, keramiska kondensatorer har mycket låg ESR.
