बिजली आपूर्ति डिजाइन स्विच करने में फ़िल्टर कैपेसिटर का सही ढंग से चयन कैसे करें?

फिल्टर कैपेसिटर बिजली की आपूर्ति स्विच करने में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फ़िल्टर कैपेसिटर का सही ढंग से चयन कैसे करें, विशेष रूप से आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर का चयन, एक समस्या है जिसके बारे में हर इंजीनियर और तकनीशियन बहुत चिंतित हैं। हम पावर फिल्टर सर्किट, 100uF, 10uF, 100nF, 10nF विभिन्न समाई मूल्यों में विभिन्न प्रकार के कैपेसिटर देख सकते हैं, तो ये पैरामीटर कैसे निर्धारित किए जाते हैं? मुझे मत बताओ कि मैंने किसी और की योजना की नकल की है, हुह।

50 हर्ट्ज पावर फ्रीक्वेंसी सर्किट में उपयोग किए जाने वाले सामान्य इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में केवल 100 हर्ट्ज की पल्सेटिंग वोल्टेज फ्रीक्वेंसी होती है, और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग का समय मिलीसेकंड के क्रम में होता है। एक छोटा स्पंदन गुणांक प्राप्त करने के लिए, आवश्यक समाई सैकड़ों हजारों μF जितनी अधिक होती है, इसलिए साधारण कम आवृत्ति वाले एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का लक्ष्य समाई को बढ़ाना है। पेशेवरों और विपक्षों के मुख्य पैरामीटर। स्विचिंग पावर सप्लाई में आउटपुट फिल्टर इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में एक सॉटूथ वेव वोल्टेज फ्रीक्वेंसी होती है जो दसियों किलोहर्ट्ज़ या दसियों मेगाहर्ट्ज तक होती है। इस समय, समाई इसका मुख्य संकेतक नहीं है। उच्च-आवृत्ति एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की गुणवत्ता को मापने के लिए मानक "प्रतिबाधा-आवृत्ति" विशेषता है, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की ऑपरेटिंग आवृत्ति के भीतर कम समतुल्य प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है, और साथ ही उच्च पर एक अच्छा फ़िल्टरिंग प्रभाव पड़ता है- सेमीकंडक्टर डिवाइस के काम करने पर फ्रीक्वेंसी स्पाइक सिग्नल उत्पन्न होता है।

साधारण कम आवृत्ति वाले इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर 10kHz के आसपास अधिष्ठापन दिखाना शुरू करते हैं, जो स्विचिंग बिजली आपूर्ति की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। बिजली की आपूर्ति स्विच करने के लिए समर्पित उच्च आवृत्ति वाले एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में चार टर्मिनल हैं। चार-टर्मिनल कैपेसिटर के एक पॉजिटिव सिरे से करंट प्रवाहित होता है, कैपेसिटर के अंदर से होकर गुजरता है, और फिर दूसरे पॉजिटिव सिरे से लोड तक प्रवाहित होता है; लोड से लौटने वाला करंट कैपेसिटर के एक नकारात्मक छोर से भी प्रवाहित होता है, और फिर दूसरे नकारात्मक छोर से बिजली की आपूर्ति के नकारात्मक छोर तक प्रवाहित होता है।

चूंकि चार-टर्मिनल कैपेसिटर में अच्छी उच्च-आवृत्ति विशेषताएँ हैं, यह वोल्टेज के स्पंदित घटक को कम करने और स्विचिंग पीक शोर को दबाने के लिए एक अत्यंत लाभप्रद साधन प्रदान करता है। उच्च-आवृत्ति वाले एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का एक बहु-कोर रूप भी होता है, अर्थात, एल्यूमीनियम पन्नी को कई छोटे वर्गों में विभाजित किया जाता है, और कैपेसिटिव रिएक्शन में प्रतिबाधा घटक को कम करने के लिए कई लीड-आउट शीट समानांतर में जुड़ी होती हैं। और कम प्रतिरोधकता वाली सामग्री का उपयोग लीड-आउट टर्मिनल के रूप में किया जाता है, जो कैपेसिटर की बड़ी धाराओं का सामना करने की क्षमता में सुधार करता है।

डिजिटल सर्किट को मज़बूती से और मज़बूती से चलना चाहिए, बिजली की आपूर्ति "स्वच्छ" होनी चाहिए, और ऊर्जा की आपूर्ति समय पर होनी चाहिए, अर्थात फ़िल्टरिंग और डिकॉप्लिंग अच्छी होनी चाहिए। फ़िल्टर डिकूपिंग क्या है, सीधे शब्दों में कहें, यह ऊर्जा को तब संग्रहीत करता है जब चिप को करंट की आवश्यकता नहीं होती है, और जब आपको करंट की आवश्यकता होती है तो मैं समय पर ऊर्जा की भरपाई कर सकता हूं। मुझे मत बताओ कि यह जिम्मेदारी DCDC और LDO की नहीं है? हां, वे इसे कम आवृत्तियों पर संभाल सकते हैं, लेकिन हाई-स्पीड डिजिटल सिस्टम अलग हैं।

आइए पहले कैपेसिटर पर एक नज़र डालें। कैपेसिटर का काम सिर्फ चार्ज को स्टोर करना होता है। हम सभी जानते हैं कि कैपेसिटर फ़िल्टरिंग को बिजली की आपूर्ति में जोड़ा जाना चाहिए, और एक {{0}}। 1uF कैपेसिटर को डिकूप्लिंग आदि के लिए प्रत्येक चिप के पावर सप्लाई पिन पर रखा जाना चाहिए। मुझे ऐसा क्यों दिखाई देता है कुछ बोर्ड चिप्स के पावर सप्लाई पिन के बगल में कैपेसिटर 0 है। 1uF या 0.01uF हां, क्या इससे कोई फर्क पड़ता है? इसे समझने के लिए, कैपेसिटर की वास्तविक विशेषताओं को समझना आवश्यक है। एक आदर्श कैपेसिटर केवल चार्ज का एक स्टोरेज है, C. हालांकि, वास्तविक निर्मित कैपेसिटर इतना सरल नहीं है। शक्ति अखंडता का विश्लेषण करते समय, हम आमतौर पर कैपेसिटर मॉडल का उपयोग करते हैं।

बिजली आपूर्ति डिजाइन स्विच करने में फ़िल्टर कैपेसिटर का सही ढंग से चयन कैसे करें?

ESR संधारित्र की श्रृंखला समतुल्य प्रतिरोध है, ESL संधारित्र की श्रृंखला समतुल्य अधिष्ठापन है, और C वास्तविक आदर्श संधारित्र है। ESR और ESL निर्माण प्रक्रिया और संधारित्र की सामग्री द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और इन्हें समाप्त नहीं किया जा सकता है। इन दोनों बातों का परिपथ पर क्या प्रभाव पड़ता है? ESR बिजली आपूर्ति के तरंग को प्रभावित करता है, और ESL संधारित्र की फ़िल्टर आवृत्ति विशेषताओं को प्रभावित करता है।

हम जानते हैं कि कैपेसिटर का कैपेसिटिव रिएक्शन Zc=1/ωC, इंडक्टर Zl=ωL, (ω=2πf) का इंडक्टिव रिएक्शन, वास्तविक कैपेसिटर का कॉम्प्लेक्स इम्पीडेंस है Z=ESR जमा jωL-1/jωC=ESR जोड़ j2πf L-1/j2πf C. यह देखा जा सकता है कि जब आवृत्ति बहुत कम होती है, तो समाई एक खेलती है भूमिका, और जब आवृत्ति एक निश्चित स्तर तक पहुँचती है, तो अधिष्ठापन की भूमिका को अनदेखा नहीं किया जा सकता है, और जब आवृत्ति अधिक होती है, तो अधिष्ठापन एक प्रमुख भूमिका निभाता है। कैपेसिटर अपना फ़िल्टरिंग प्रभाव खो देते हैं। तो याद रखें, कैपेसिटर केवल उच्च आवृत्तियों पर कैपेसिटर नहीं होते हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, संधारित्र की समतुल्य श्रृंखला अधिष्ठापन निर्माण प्रक्रिया और संधारित्र की सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती है। वास्तविक चिप सिरेमिक कैपेसिटर का ESL nH के कुछ दसवें हिस्से से लेकर कई nH तक होता है। पैकेज जितना छोटा होगा, ESL उतना ही छोटा होगा।

संधारित्र के फ़िल्टर वक्र पर, हम यह भी देख सकते हैं कि यह समतल नहीं है, यह 'V' जैसा है, जिसका अर्थ है कि इसमें आवृत्ति चयन विशेषताएँ हैं। कभी-कभी आप चाहते हैं कि यह जितना संभव हो उतना तेज हो (फ़िल्टर्ड या पायदान)। जो इस विशेषता को प्रभावित करता है वह है संधारित्र का गुणवत्ता कारक Q, Q{{0}}/ωCESR। ESR जितना बड़ा होगा, Q उतना ही छोटा होगा और वक्र समतल होगा। इसके विपरीत, ESR जितना छोटा होता है, Q उतना ही बड़ा होता है, और वक्र तेज होता है। आमतौर पर, टैंटलम कैपेसिटर और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस में अपेक्षाकृत छोटा ईएसएल और बड़ा ईएसआर होता है, इसलिए टैंटलम कैपेसिटर और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस में व्यापक प्रभावी आवृत्ति रेंज होती है, जो प्री-स्टेज बोर्ड-लेवल फ़िल्टरिंग के लिए बहुत उपयुक्त है। अर्थात्, DCDC या LDO के इनपुट चरण को अक्सर बड़ी क्षमता वाले टैंटलम कैपेसिटर के साथ फ़िल्टर किया जाता है। और कुछ 10uF और 0.1uF कैपेसिटर को डिकूपिंग के लिए चिप के करीब रखें, सिरेमिक कैपेसिटर में ESR बहुत कम होता है।