Kako pravilno odabrati kondenzator filtera pri projektiranju sklopnog napajanja?
Preklopno napajanje uvelike ovisi o filterskom kondenzatoru. Svaki inženjer i tehničar iznimno je zabrinut pitanjem kako pravilno odabrati filterski kondenzator, a posebno izbor izlaznog filterskog kondenzatora. Možemo promatrati različite kondenzatore u strujnom krugu filtra snage, s vrijednostima kapaciteta od 100uF, 10uF, 100nF, odnosno 10nF. Kako se određuju ti parametri? Molim vas da me ne optužujete da sam ukrao shematski dijagram druge osobe.
Frekvencija pulsirajućeg napona za tipične elektrolitičke kondenzatore koji se koriste u strujnim strujnim krugovima od 50 Hz je samo 100 Hz, a period punjenja i pražnjenja je reda veličine milisekundi. Potreban kapacitet može doseći stotine tisuća F kako bi se dobio manji koeficijent pulsiranja. Kako bi se poboljšao kapacitet, dizajnirani su standardni niskofrekventni aluminijski elektrolitski kondenzatori. primarne kriterije prednosti i nedostataka. Međutim, elektrolitski kondenzator izlaznog filtra sklopnog napajanja ima valnu frekvenciju pilastog vala koja može doseći desetke kHz ili čak MHz. Kapacitet trenutno nije primarni pokazatelj. Potrebna je niža ekvivalentna impedancija unutar radne frekvencije prekidačkog napajanja, kao i dobar učinak filtriranja visokofrekventnih skokova koji nastaju kada poluvodički uređaj radi. Ove karakteristike su mjerilo za ocjenu kvalitete visokofrekventnih aluminijskih elektrolitskih kondenzatora.
Preklopno napajanje se ne može koristiti jer standardni niskofrekventni elektrolitički kondenzatori ne mogu raditi na frekvenciji iznad 10 kHz prije nego počnu pokazivati induktivnost. Visokofrekventni aluminijski elektrolitički kondenzator prekidačkog napajanja ima četiri priključka. Pozitivna elektroda kondenzatora sastoji se od dva kraja pozitivnog aluminijskog lima, dok se negativna elektroda sastoji od dva kraja negativnog aluminijskog lima.
U kondenzatoru s četiri priključka, struja ulazi s jednog pozitivnog izvoda, putuje kroz unutrašnjost kondenzatora, a zatim izlazi iz drugog pozitivnog izvoda do opterećenja. Pri povratku s opterećenja, struja ulazi s jednog negativnog izvoda kondenzatora, putuje kroz unutrašnjost kondenzatora, a zatim izlazi iz drugog negativnog izvoda na negativni izvod napajanja.
Kondenzator s četiri priključka nudi vrlo povoljnu metodu za smanjivanje pulsirajuće komponente napona i potiskivanje šiljatog šuma pri prebacivanju budući da ima jaka visokofrekventna svojstva. Aluminijska folija je izrezana na nekoliko manjih dijelova, a nekoliko vodova je paralelno povezano kako bi se smanjila komponenta impedancije u kapacitivnoj reaktanciji, što je još jedan oblik visokofrekventnog aluminijskog elektrolitskog kondenzatora. Dodatno, kapacitet kondenzatora za rukovanje jakim strujama povećan je upotrebom materijala niskog otpora kao izlaznih terminala.
Napajanje mora biti "čisto", a nadopunjavanje energijom mora biti pravovremeno kako bi digitalni sklopovi radili postojano i pouzdano, što znači da filtriranje i odvajanje moraju biti učinkoviti. Jednostavno rečeno, filtriranje i odvajanje su metode skladištenja energije tako da se energija može brzo obnoviti kada čipu bude potrebna struja. Zar mi se nisi usudio reći da DCDC i LDO nisu nadležni za ovo? Da, mogu upravljati na niskim frekvencijama, ali digitalni sustavi velike brzine rade drugačije.
