Jak prawidłowo wybrać kondensatory filtrujące przy projektowaniu zasilaczy impulsowych?
Kondensatory filtrujące odgrywają bardzo ważną rolę w zasilaczach impulsowych, a prawidłowy dobór kondensatorów filtrujących, a zwłaszcza dobór kondensatorów filtrujących na wyjściu, jest sprawą wielkiej troski każdego personelu inżynieryjnego i technicznego. W obwodzie filtra mocy widzimy różne kondensatory o różnych wartościach pojemności 100 uF, 10 uF, 100 nF i 10 nF. Jak określa się te parametry?
Zwykły kondensator elektrolityczny stosowany w obwodzie o częstotliwości sieciowej 50 Hz charakteryzuje się częstotliwością pulsowania napięcia wynoszącą zaledwie 100 Hz oraz czasem ładowania i rozładowywania wynoszącym milisekundy. Aby osiągnąć mniejszy współczynnik pulsacji, wymagana pojemność może osiągnąć setki tysięcy μF. Dlatego celem zwykłych aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych o niskiej częstotliwości jest zwiększenie ich pojemności, a pojemność, styczna strat i prąd upływu kondensatora są główne parametry odróżniające jego zalety i wady. Kondensator elektrolityczny filtrujący wyjściowy w zasilaczu impulsowym ma częstotliwość napięcia piłokształtnego do dziesiątek kHz, a nawet dziesiątek MHz. W tej chwili pojemność nie jest jego głównym wskaźnikiem. Standardem pomiaru jakości aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych wysokiej częstotliwości jest charakterystyka „częstotliwości impedancji”, która wymaga niższej impedancji zastępczej w zakresie częstotliwości roboczej zasilacza impulsowego i ma dobry efekt filtrowania sygnałów szczytowych o wysokiej częstotliwości powstające podczas pracy urządzeń półprzewodnikowych.
Zwykłe kondensatory elektrolityczne niskiej częstotliwości zaczynają wykazywać indukcyjność w okolicach 10 kHz, która nie jest w stanie sprostać wymaganiom stosowania zasilaczy impulsowych. Aluminiowy kondensator elektrolityczny wysokiej częstotliwości przeznaczony do przełączania zasilania ma cztery zaciski, przy czym dwa końce dodatniej blachy aluminiowej są wyprowadzone jako elektroda dodatnia kondensatora, a dwa końce ujemnej blachy aluminiowej są również wyprowadzone jako elektroda ujemna. Prąd przepływa od jednego dodatniego końca czterokońcówkowego kondensatora, przechodzi przez wnętrze kondensatora, a następnie przepływa od drugiego dodatniego końca do obciążenia; Prąd powracający z obciążenia również przepływa od jednego ujemnego końca kondensatora, a następnie od drugiego ujemnego końca do ujemnego końca zasilacza.
Dzięki doskonałej charakterystyce wysokoczęstotliwościowej czterokońcówkowego kondensatora, zapewnia on niezwykle korzystny sposób redukcji składowych tętnienia napięcia i tłumienia szumów impulsowych przełącznika. Aluminiowe kondensatory elektrolityczne wysokiej częstotliwości występują również w postaci wielu rdzeni, które dzielą folię aluminiową na krótsze sekcje i łączą je równolegle z wieloma przewodami, aby zmniejszyć składnik impedancji w pojemności. Zastosowanie materiałów o niskiej rezystywności jako zacisków wyjściowych poprawia zdolność kondensatora do wytrzymywania dużych prądów.
Układy cyfrowe muszą działać stabilnie i niezawodnie, zasilanie musi być „czyste”, a uzupełnianie energii musi być terminowe, czyli filtrowanie i odsprzęganie musi być dobre. Co to jest oddzielenie filtrowania? Mówiąc najprościej, oznacza to magazynowanie energii, gdy chip nie potrzebuje prądu, i mogę uzupełnić energię w odpowiednim czasie, gdy potrzebny jest prąd.
