スイッチング電源を作成する場合、フィルタコンデンサはどのように選択すればよいですか?
スイッチング電源はフィルタコンデンサに大きく依存します。 すべてのエンジニアや技術者は、フィルタ コンデンサを適切に選択する方法、特に出力フィルタ コンデンサの選択に非常に関心を持っています。 パワー フィルター回路には、それぞれ 100uF、10uF、100nF、10nF の容量値を持つさまざまなコンデンサーが観察できます。 これらのパラメータはどのように決定されるのでしょうか? 他人の回路図を盗用したという非難はご遠慮ください。
50Hzの電源周波数回路で使用される一般的な電解コンデンサの脈動電圧周波数はわずか100Hzで、充放電周期はミリ秒程度です。 より低い脈動係数を得るために必要な静電容量は、数十万 F に達する場合があります。 静電容量を向上させるために、標準的な低周波アルミニウム電解コンデンサが設計されています。 主な長所と短所の基準。 ただし、スイッチング電源の出力フィルタの電解コンデンサのノコギリ波電圧周波数は数十 kHz、さらには MHz に達することもあります。現時点では、静電容量は主要な指標ではありません。 高周波アルミ電解コンデンサの良否を判断する基準は「インピーダンス－周波数」特性です。 これらのコンデンサは、スイッチング電源の動作周波数内で等価インピーダンスが低くなければならず、同時に、半導体デバイスの動作時に生成される高周波スパイクを良好にフィルタリングする必要があります。
標準的な低周波電解コンデンサは、誘導性が発現し始めるまで約 10 kHz 以上で動作できないため、スイッチング電源は使用できません。 スイッチング電源の高周波アルミ電解コンデンサには4つの接続があります。 コンデンサのプラス電極はプラスのアルミニウムシートの両端で構成され、マイナス電極はマイナスのアルミニウムシートの両端で構成されます。電流は4端子コンデンサの一方のプラス端子から流れ込み、通過します。コンデンサの内部を通って、もう一方の正端子から負荷に流れます。 負荷から戻る電流もコンデンサの一方のマイナス端子から流れ込み、もう一方のマイナス端子から電源のマイナス端子に流れます。
4端子コンデンサは強い高周波特性を持っているため、電圧のパルス成分を最小限に抑え、スイッチングスパイクノイズを抑制するのに非常に有利な方法です。 アルミ箔を細かく切り、数本のリード線を並列に接続して容量性リアクタンスのインピーダンス成分を低減したもので、高周波アルミ電解コンデンサの一種です。 さらに、引き出し端子に低抵抗材料を使用することで、コンデンサの耐大電流化を実現しました。
デジタル回路が安定して確実に動作するには、電源が「クリーン」であり、エネルギーがタイムリーに補充される必要があります。これは、フィルタリングとデカップリングが効果的である必要があることを意味します。 簡単に表現すると、フィルタリングとデカップリングは、チップが電流を必要とするときにエネルギーを迅速に補充できるようにするためのエネルギー貯蔵の方法です。 DCDCとLDOがこれを担当していないとあえて言わないでしょうか？ はい、低周波数では管理できますが、高速デジタル システムは動作が異なります。
まずはコンデンサから見てみましょう。 コンデンサの唯一の目的は、電荷蓄積デバイスとして機能することです。 電源にはコンデンサ フィルタリングが必要であり、各チップの電源ピンにはデカップリングのために {{0}}.1uF コンデンサを取り付ける必要があることは誰もが知っています。 一部のボード チップのコンデンサが電源ピン 0.1uF または 0.01uF に近いのはなぜですか? いったい何の意味があるのでしょうか？ この真実を理解するには、コンデンサの実際の特性を理解する必要があります。 完全なコンデンサは、C ベースの電荷ストレージにすぎません。 ただし、実際に作られたコンデンサはそれほど単純ではありません。
