スイッチング電源設計においてフィルタコンデンサを正しく選択するには?
フィルタコンデンサはスイッチング電源において非常に重要な役割を果たしており、フィルタコンデンサを正しく選択する方法、特に出力フィルタコンデンサの選択は、すべてのエンジニアリングおよび技術担当者にとって大きな関心事です。 パワーフィルター回路には、100uF、10uF、100nF、10nF という異なる容量値を持つさまざまなコンデンサーが表示されます。 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?
50Hzの電源周波数回路で使用される通常の電解コンデンサの脈動電圧周波数はわずか100Hz、充放電時間はミリ秒です。 脈動係数を小さくするために必要な静電容量は数十万μFに達する場合があります。そのため、一般的な低周波用アルミ電解コンデンサは静電容量を大きくすることが目標であり、コンデンサの静電容量、損失正接、漏れ電流は次のようになります。その利点と欠点を区別するための主なパラメータ。 スイッチング電源の出力フィルタ用電解コンデンサのノコギリ波電圧周波数は最大数十 kHz、場合によっては数十 MHz です。 現時点では、静電容量は主な指標ではありません。 高周波アルミ電解コンデンサの品質を測定する基準は「インピーダンス周波数」特性です。これは、スイッチング電源の動作周波数内でより低い等価インピーダンスを必要とし、高周波のピーク信号に対する良好なフィルタ効果を必要とします。半導体デバイスの動作中に発生します。
通常の低周波電解コンデンサは10kHz付近からインダクタンスを示し始めますが、これはスイッチング電源の用途の要件を満たすことができません。 スイッチング電源専用の高周波アルミ電解コンデンサは4端子で、プラスのアルミシートの両端がコンデンサのプラス極として引き出され、マイナスのアルミシートの両端もコンデンサのプラス極として引き出されています。負極。 電流は4端子コンデンサの一方のプラス端から流れ、コンデンサの内部を通過し、もう一方のプラス端から負荷に流れます。 負荷から返される電流もコンデンサの一方のマイナス端から流れ、次にもう一方のマイナス端から電源のマイナス端に流れます。
4端子コンデンサの優れた高周波特性により、電圧リップル成分の低減やスイッチのスパイクノイズの抑制に非常に有利です。 高周波アルミ電解コンデンサは、アルミ箔を短い部分に分割し、複数のリード線で並列接続することで静電容量のインピーダンス成分を低減する多芯タイプもあります。 また、リード端子として低抵抗率の材料を使用することで、コンデンサの大電流に対する耐性が向上します。
デジタル回路は安定して確実に動作する必要があり、電源は「クリーン」でなければならず、エネルギー補充はタイムリーでなければなりません。つまり、フィルタリングとデカップリングが適切でなければなりません。 フィルタリングデカップリングとは何ですか? 簡単に言えば、チップに電流が必要ないときにエネルギーを蓄え、電流が必要なときに適時にエネルギーを補充できることを意味します。
