स्विचिंग बिजली आपूर्ति के निर्माण की प्रक्रिया में, फ़िल्टर कैपेसिटर को ठीक से कैसे चुना जाना चाहिए?

फ़िल्टर कैपेसिटर स्विचिंग बिजली आपूर्ति में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। फ़िल्टर कैपेसिटर का सही चयन कैसे करें, विशेष रूप से आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर का चयन एक ऐसी समस्या है जिसके बारे में हर इंजीनियर और तकनीशियन बहुत चिंतित हैं। हम पावर फिल्टर सर्किट पर विभिन्न कैपेसिटर मानों के साथ 100uF, 10uF, 100nF, 10nF के विभिन्न कैपेसिटर देख सकते हैं, तो ये पैरामीटर कैसे निर्धारित किए जाते हैं? मुझे यह मत बताएं कि मैंने किसी और के योजनाबद्ध आरेख की नकल की है, हुह, हुह।

50 हर्ट्ज पावर फ़्रीक्वेंसी सर्किट में उपयोग किए जाने वाले सामान्य इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के लिए, स्पंदित वोल्टेज आवृत्ति केवल 100 हर्ट्ज है, और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग का समय मिलीसेकंड के क्रम पर है। एक छोटा स्पंदन गुणांक प्राप्त करने के लिए, आवश्यक धारिता सैकड़ों हजारों μF जितनी अधिक होती है। इसलिए, साधारण कम आवृत्ति वाले एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का लक्ष्य कैपेसिटेंस को बढ़ाना है। पेशेवरों और विपक्षों के मुख्य पैरामीटर। हालाँकि, स्विचिंग बिजली आपूर्ति में आउटपुट फिल्टर इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में सॉटूथ वेव वोल्टेज आवृत्ति दसियों किलोहर्ट्ज़ या यहां तक कि दसियों मेगाहर्ट्ज तक होती है। इस समय, कैपेसिटेंस मुख्य संकेतक नहीं है। उच्च-आवृत्ति एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की गुणवत्ता को मापने के लिए मानक "प्रतिबाधा- "आवृत्ति" विशेषताएँ हैं, स्विचिंग बिजली आपूर्ति की ऑपरेटिंग आवृत्ति के भीतर कम समकक्ष प्रतिबाधा होना आवश्यक है, और साथ ही एक अच्छा फ़िल्टरिंग होना आवश्यक है सेमीकंडक्टर उपकरण के काम करने पर उत्पन्न उच्च-आवृत्ति स्पाइक्स पर प्रभाव।

साधारण कम आवृत्ति वाले इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर लगभग 10kHz पर प्रेरकत्व दिखाना शुरू कर देते हैं, जो स्विचिंग बिजली आपूर्ति की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं। स्विचिंग बिजली आपूर्ति के लिए समर्पित उच्च आवृत्ति एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में चार टर्मिनल हैं। धनात्मक एल्युमीनियम शीट के दोनों सिरों को क्रमशः संधारित्र के धनात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में निकाला जाता है, और ऋणात्मक एल्युमीनियम शीट के दोनों सिरों को भी क्रमशः ऋणात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में निकाला जाता है। चार-टर्मिनल संधारित्र के एक सकारात्मक टर्मिनल से धारा प्रवाहित होती है, संधारित्र के अंदर से गुजरती है, और फिर दूसरे सकारात्मक टर्मिनल से लोड तक प्रवाहित होती है; लोड से लौटने वाली धारा भी संधारित्र के एक नकारात्मक टर्मिनल से प्रवाहित होती है, और फिर दूसरे नकारात्मक टर्मिनल से बिजली आपूर्ति के नकारात्मक टर्मिनल तक प्रवाहित होती है।

चूंकि चार-टर्मिनल कैपेसिटर में अच्छी उच्च-आवृत्ति विशेषताएं हैं, यह वोल्टेज के स्पंदनशील घटक को कम करने और स्विचिंग स्पाइक शोर को दबाने के लिए एक अत्यंत अनुकूल साधन प्रदान करता है। उच्च-आवृत्ति एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में एक बहु-कोर रूप भी होता है, अर्थात, एल्यूमीनियम पन्नी को कई छोटे खंडों में विभाजित किया जाता है, और कैपेसिटिव प्रतिक्रिया में प्रतिबाधा घटक को कम करने के लिए कई लीड समानांतर में जुड़े होते हैं। और लीड-आउट टर्मिनलों के रूप में कम प्रतिरोधकता वाली सामग्रियों का उपयोग संधारित्र की बड़ी धाराओं को झेलने की क्षमता में सुधार करता है।

डिजिटल सर्किट को स्थिर और विश्वसनीय रूप से संचालित करने के लिए, बिजली की आपूर्ति "साफ" होनी चाहिए, और ऊर्जा पुनःपूर्ति समय पर होनी चाहिए, यानी फ़िल्टरिंग और डिकूपिंग अच्छी होनी चाहिए। फ़िल्टरिंग और डिकॉउलिंग क्या है, सीधे शब्दों में कहें तो यह ऊर्जा को स्टोर करना 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 यह न बताएं कि यह जिम्मेदारी डीसीडीसी और एलडीओ की नहीं है? हां, कम आवृत्तियों पर वे इसे संभाल सकते हैं, लेकिन उच्च गति वाले डिजिटल सिस्टम अलग हैं।

आइए पहले संधारित्र पर एक नज़र डालें। कैपेसिटर का कार्य केवल चार्ज को स्टोर करना है। हम सभी जानते हैं कि कैपेसिटर फ़िल्टरिंग को बिजली की आपूर्ति में जोड़ा जाना चाहिए, और डिकूपिंग आदि के लिए प्रत्येक चिप के पावर पिन पर एक {{0}}.1uF कैपेसिटर रखा जाना चाहिए। मैं क्यों देखता हूं कि कैपेसिटर कुछ बोर्ड चिप्स के पावर पिन के आगे 0.1uF या 0.01uF है हाँ, क्या बात है? इस सत्य को समझने के लिए हमें कैपेसिटर की वास्तविक विशेषताओं को समझना होगा। एक आदर्श संधारित्र केवल आवेश का भंडारण है, अर्थात् सी। हालाँकि, वास्तविक निर्मित संधारित्र इतना सरल नहीं है। बिजली आपूर्ति की अखंडता का विश्लेषण करते समय, आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला कैपेसिटर मॉडल नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

开关电源设计中如何正确选择滤波电容?

चित्र में, ESR संधारित्र की श्रृंखला समतुल्य प्रतिरोध है, ESL संधारित्र की श्रृंखला समतुल्य प्रेरकत्व है, और C वास्तविक आदर्श संधारित्र है। ईएसआर और ईएसएल कैपेसिटर की निर्माण प्रक्रिया और सामग्री द्वारा निर्धारित होते हैं और इन्हें समाप्त नहीं किया जा सकता है। इन दोनों चीजों का सर्किट पर क्या असर पड़ता है. ईएसआर बिजली आपूर्ति की तरंग को प्रभावित करता है, और ईएसएल कैपेसिटर की फ़िल्टर आवृत्ति विशेषताओं को प्रभावित करता है।

हम जानते हैं कि संधारित्र की कैपेसिटिव प्रतिक्रिया Zc =1/ωC, प्रारंभ करनेवाला की प्रेरक प्रतिक्रिया Zl =ωL, (ω=2πf), और वास्तविक संधारित्र की जटिल प्रतिबाधा Z =ESR प्लस jωL-1/jωC=ESR प्लस j2πf L-1/j2πf c है। यह देखा जा सकता है कि जब आवृत्ति बहुत कम होती है, तो कैपेसिटेंस एक भूमिका निभाता है, और जब आवृत्ति एक निश्चित स्तर तक अधिक होती है, तो अधिष्ठापन की भूमिका को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है, और जब आवृत्ति अधिक होती है, तो अधिष्ठापन एक भूमिका निभाएगा। अग्रणी भूमिका। संधारित्र अपना फ़िल्टरिंग प्रभाव खो देता है। तो याद रखें, जब आवृत्ति अधिक होती है, तो संधारित्र केवल संधारित्र नहीं होता है।

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

उपरोक्त संधारित्र के फिल्टर वक्र से, हम यह भी देख सकते हैं कि यह सपाट नहीं है, यह 'वी' की तरह है, यानी इसमें आवृत्ति-चयनात्मक विशेषताएं हैं, और हम आशा करते हैं कि यह जितना संभव हो उतना सपाट है ( प्री-स्टेज बोर्ड-स्तरीय फ़िल्टरिंग), और कभी-कभी आप चाहते हैं कि यह जितना संभव हो उतना तेज़ हो (फ़िल्टरिंग या नॉचिंग)। इस विशेषता को जो प्रभावित करता है वह है संधारित्र का गुणवत्ता कारक Q, Q=1/ωCESR, जितना बड़ा ESR, उतना छोटा Q और उतना ही समतल वक्र। इसके विपरीत, ईएसआर जितना छोटा होगा, क्यू उतना बड़ा होगा और वक्र उतना ही तेज होगा। आमतौर पर, टैंटलम कैपेसिटर और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक्स में अपेक्षाकृत छोटा ईएसएल होता है, लेकिन ईएसआर बड़ा होता है, इसलिए टैंटलम कैपेसिटर और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक्स में व्यापक प्रभावी आवृत्ति रेंज होती है, जो फ्रंट-एंड बोर्ड स्तर फिल्टर के लिए बहुत उपयुक्त है। कहने का तात्पर्य यह है कि, बड़ी क्षमता वाले टैंटलम कैपेसिटर का उपयोग अक्सर DCDC या LDO के इनपुट चरण में फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है। और डीकपलिंग के लिए चिप के पास कुछ 1{7}}uF और 0.1uF कैपेसिटर रखें, सिरेमिक कैपेसिटर में बहुत कम ESR होता है।

Switching Adjustable DC Power Supply

स्विचिंग बिजली आपूर्ति के निर्माण की प्रक्रिया में, फ़िल्टर कैपेसिटर को ठीक से कैसे चुना जाना चाहिए?

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