Kako pravilno odabrati kondenzator filtera u dizajnu prekidačkog napajanja?
Valni kondenzator ima vrlo važnu ulogu u sklopnom napajanju. Kako pravilno odabrati kondenzator filtera, a posebno izbor kondenzatora izlaznog filtera je problem koji svakog inženjera i tehničara jako zanima. Možemo vidjeti razne kondenzatore u strujnom krugu filtera snage, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF s različitim vrijednostima kapacitivnosti, pa kako se ti parametri određuju? Nemojte mi reći da sam kopirao tuđi shematski dijagram, ha, ha.
Uobičajeni elektrolitski kondenzatori koji se koriste u strujnim strujnim krugovima od 50 Hz imaju frekvenciju pulsirajućeg napona od samo 100 Hz, a vrijeme punjenja i pražnjenja je reda veličine milisekundi. Da bi se dobio manji koeficijent pulsiranja, potreban je kapacitet od stotina tisuća μF. Stoga je cilj običnih niskofrekventnih aluminijskih elektrolitskih kondenzatora povećanje kapaciteta. Glavni parametri za i protiv. Međutim, elektrolitski kondenzator izlaznog filtra u prekidačkom napajanju ima frekvenciju napona pilastog vala do desetina kHz, ili čak desetaka MHz. U ovom trenutku kapacitivnost nije glavni pokazatelj. Standard za mjerenje kvalitete visokofrekventnih aluminijskih elektrolitičkih kondenzatora je "impedancija-"Frekvencija" karakteristika, zahtijeva se da ima nižu ekvivalentnu impedanciju unutar radne frekvencije prekidačkog napajanja, a da u isto vrijeme ima dobro filtriranje učinak na visokofrekventne skokove koji nastaju kada poluvodički uređaj radi.
Obični niskofrekventni elektrolitički kondenzatori počinju pokazivati induktivnost na oko 10 kHz, što ne može zadovoljiti zahtjeve prekidačkih izvora napajanja. Visokofrekventni aluminijski elektrolitički kondenzator namijenjen prekidačkom napajanju ima četiri terminala. Dva kraja pozitivne aluminijske ploče izvlače se kao pozitivna elektroda kondenzatora, a dva kraja negativne aluminijske ploče također se izvlače kao negativna elektroda. Struja teče s jednog pozitivnog terminala kondenzatora s četiri terminala, prolazi kroz unutrašnjost kondenzatora, a zatim teče s drugog pozitivnog terminala do opterećenja; struja koja se vraća iz opterećenja također teče s jednog negativnog terminala kondenzatora, a zatim teče s drugog negativnog terminala na negativni terminal napajanja.
Budući da kondenzator s četiri stezaljke ima dobre visokofrekventne karakteristike, on pruža izuzetno povoljan način za smanjenje pulsirajuće komponente napona i potiskivanje prekidačkog šiljatog šuma. Visokofrekventni aluminijski elektrolitski kondenzatori također imaju višejezgreni oblik, odnosno aluminijska folija je podijeljena u nekoliko kraćih dijelova, a više vodova je spojeno paralelno kako bi se smanjila komponenta impedancije u kapacitivnoj reaktanciji. A upotreba materijala niskog otpora kao izlaznih priključaka poboljšava sposobnost kondenzatora da izdrži velike struje.
Da bi digitalni sklopovi radili stabilno i pouzdano, napajanje mora biti "čisto", a nadopunjavanje energijom mora biti pravovremeno, odnosno filtriranje i odvajanje mora biti dobro. Ono što je filtriranje i odvajanje, jednostavno rečeno, to je pohranjivanje energije kada čipu nije potrebna struja, a ja mogu nadoknaditi energiju na vrijeme kada je potrebna struja. Nemojte mi reći da ova odgovornost nije za DCDC i LDO? Da, na niskim frekvencijama oni to mogu podnijeti, ali digitalni sustavi velike brzine su drugačiji.
