Dalam proses membina bekalan kuasa pensuisan, bagaimanakah kapasitor penapis harus dipilih dengan betul?
Kapasitor penapis memainkan peranan yang sangat penting dalam bekalan kuasa pensuisan. Cara memilih kapasitor penapis dengan betul, terutamanya pemilihan kapasitor penapis keluaran adalah masalah yang sangat dibimbangkan oleh setiap jurutera dan juruteknik. Kita boleh melihat pelbagai kapasitor pada litar penapis kuasa, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF dengan nilai kemuatan yang berbeza, jadi bagaimanakah parameter ini ditentukan? Jangan beritahu saya bahawa saya menyalin gambarajah skema orang lain, huh, huh.
Untuk kapasitor elektrolitik biasa yang digunakan dalam litar frekuensi kuasa 50Hz, frekuensi voltan berdenyut hanya 100Hz, dan masa pengecasan dan nyahcas adalah mengikut urutan milisaat. Untuk mendapatkan pekali denyutan yang lebih kecil, kapasiti yang diperlukan adalah setinggi ratusan ribu μF. Oleh itu, matlamat kapasitor elektrolitik aluminium frekuensi rendah biasa adalah untuk meningkatkan kemuatan. Parameter utama kebaikan dan keburukan. Walau bagaimanapun, kapasitor elektrolitik penapis output dalam bekalan kuasa pensuisan mempunyai frekuensi voltan gelombang gigi gergaji setinggi berpuluh-puluh kHz, atau bahkan berpuluh-puluh MHz. Pada masa ini, kapasitansi bukan penunjuk utama. Piawaian untuk mengukur kualiti kapasitor elektrolitik aluminium frekuensi tinggi adalah ciri "impedans- "Kekerapan", ia dikehendaki mempunyai galangan setara yang lebih rendah dalam frekuensi operasi bekalan kuasa pensuisan, dan pada masa yang sama mempunyai penapisan yang baik kesan pada pancang frekuensi tinggi yang dihasilkan apabila peranti semikonduktor berfungsi.
Kapasitor elektrolitik frekuensi rendah biasa mula menunjukkan kearuhan pada sekitar 10kHz, yang tidak dapat memenuhi keperluan pensuisan bekalan kuasa. Kapasitor elektrolitik aluminium frekuensi tinggi khusus untuk bekalan kuasa pensuisan mempunyai empat terminal. Kedua-dua hujung kepingan aluminium positif masing-masing ditarik keluar sebagai elektrod positif kapasitor, dan kedua-dua hujung kepingan aluminium negatif juga masing-masing ditarik keluar sebagai elektrod negatif. Arus mengalir masuk dari satu terminal positif kapasitor empat terminal, melalui bahagian dalam kapasitor, dan kemudian mengalir dari terminal positif yang lain ke beban; arus yang kembali dari beban juga mengalir masuk dari satu terminal negatif kapasitor, dan kemudian mengalir dari terminal negatif yang lain ke terminal negatif bekalan kuasa.
Memandangkan kapasitor empat terminal mempunyai ciri frekuensi tinggi yang baik, ia menyediakan cara yang sangat baik untuk mengurangkan komponen voltan berdenyut dan menekan bunyi lonjakan pensuisan. Kapasitor elektrolitik aluminium frekuensi tinggi juga mempunyai bentuk berbilang teras, iaitu, kerajang aluminium dibahagikan kepada beberapa bahagian yang lebih pendek, dan berbilang petunjuk disambung secara selari untuk mengurangkan komponen impedans dalam reaktans kapasitif. Dan penggunaan bahan rintangan rendah sebagai terminal plumbum meningkatkan keupayaan kapasitor untuk menahan arus besar.
Untuk litar digital beroperasi dengan stabil dan boleh dipercayai, bekalan kuasa mestilah "bersih", dan penambahan tenaga mestilah tepat pada masanya, iaitu, penapisan dan penyahgandingan mestilah baik. Apa itu penapisan dan decoupling, secara ringkasnya, ia adalah untuk menyimpan tenaga apabila cip tidak memerlukan arus, dan saya boleh menambah tenaga dalam masa apabila anda memerlukan arus. Jangan beritahu saya bahawa tanggungjawab ini bukan untuk DCDC dan LDO? Ya, pada frekuensi rendah mereka boleh mengendalikannya, tetapi sistem digital berkelajuan tinggi adalah berbeza.
Mari kita lihat pada kapasitor terlebih dahulu. Fungsi kapasitor hanyalah untuk menyimpan cas. Kita semua tahu bahawa penapisan kapasitor perlu ditambah pada bekalan kuasa, dan kapasitor {{0}}.1uF hendaklah diletakkan pada pin kuasa setiap cip untuk penyahgandingan, dsb. Mengapa saya nampak kapasitor itu di sebelah pin kuasa sesetengah cip papan ialah 0.1uF atau 0.01uF Ya, apa gunanya? Untuk memahami kebenaran ini, kita mesti memahami ciri-ciri sebenar kapasitor. Kapasitor yang ideal hanyalah simpanan cas, iaitu C. Walau bagaimanapun, kapasitor yang dihasilkan sebenarnya tidak begitu mudah. Apabila menganalisis integriti bekalan kuasa, model kapasitor yang biasa digunakan ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Dalam rajah, ESR ialah rintangan setara siri kapasitor, ESL ialah kearuhan setara siri kapasitor, dan C ialah kapasitor ideal sebenar. ESR dan ESL ditentukan oleh proses pembuatan dan bahan kapasitor dan tidak boleh dihapuskan. Apakah kesan kedua-dua benda ini terhadap litar. ESR menjejaskan riak bekalan kuasa, dan ESL menjejaskan ciri frekuensi penapis kapasitor.
Kita tahu bahawa reaktans kapasitif Zc=1/ωC kapasitor, reaktans induktif Zl=ωL induktor, (ω=2πf), dan galangan kompleks kapasitor sebenar ialah Z=ESR tambah jωL-1/jωC=ESR tambah j2πf L-1/j2πf c. Dapat dilihat bahawa apabila frekuensi sangat rendah, kapasitansi memainkan peranan, dan apabila frekuensi tinggi ke tahap tertentu, peranan induktansi tidak boleh diabaikan, dan apabila frekuensi lebih tinggi, induktansi akan memainkan watak utama. Kapasitor kehilangan kesan penapisannya. Jadi ingat, apabila frekuensi tinggi, kapasitor bukan hanya kapasitor.
Seperti yang dinyatakan di atas, kearuhan siri setara kapasitor ditentukan oleh proses pembuatan dan bahan kapasitor. ESL bagi kapasitor seramik cip sebenar berjulat dari beberapa persepuluh nH hingga beberapa nH, dan lebih kecil bungkusan, lebih kecil ESL.
Dari lengkung penapis kapasitor di atas, kita juga dapat melihat bahawa ia tidak rata, ia seperti 'V', iaitu, ia mempunyai ciri selektif frekuensi, dan kami berharap ia serata mungkin ( penapisan peringkat papan pra-peringkat), Dan kadangkala anda mahu ia setajam mungkin (penapisan atau torehan). Apa yang mempengaruhi ciri ini ialah faktor kualiti Q pemuat, Q=1/ωCESR, lebih besar ESR, lebih kecil Q, dan lebih rata lengkung. Sebaliknya, lebih kecil ESR, lebih besar Q, dan lebih tajam keluk. Biasanya, kapasitor tantalum dan elektrolitik aluminium mempunyai ESL yang agak kecil, tetapi ESR adalah besar, jadi kapasitor tantalum dan elektrolitik aluminium mempunyai julat frekuensi berkesan yang luas, yang sangat sesuai untuk penapis tahap papan hadapan. Maksudnya, kapasitor tantalum berkapasiti besar sering digunakan untuk penapisan pada peringkat input DCDC atau LDO. Dan letakkan beberapa kapasitor 10uF dan 0.1uF berhampiran cip untuk penyahgandingan, kapasitor seramik mempunyai ESR yang sangat rendah.
