필요한 평활 커패시터보다 큰 것을 사용하는 데 단점이 있습니까?


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저전력 DC 전압 조정기로 작업합니다. 평활 커패시터의 크기를 계산하는 공식을 이미 알고 있습니다. 이는 스코프를 사용하여 하나의 크기를 테스트 한 다음 더 큰 크기를 사용하거나 스코프가 허용 가능한 (매우 낮은) 리플 및 노이즈 수준을 나타낼 때까지 더 큰 크기를 추가하는 반복적 인 프로세스 일 수 있습니다.

커패시터의 비용 ​​외에도, 크기를 "충분히"조정하지만 그 이상으로 조정하지 않고 매우 큰 커패시터를 사용하여 반올림 (많이)하는 것과의 상충 관계가 있습니까?


전압 조정기의 출력에서 ​​커패시터에 대해 이야기하고 있습니까?
Andy 일명

예, 전압 조정기의 출력 측. 모든 좋은 답변에 감사드립니다. 필자의 결론은 결과가 없지만 약간의 여백이있을 수 있지만 언급 된 모든 이유로 너무 많지는 않다는 것입니다.
PhilM

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전압 조정기의 출력측 커패시터는 평활 커패시터가 아닙니다. 과도 동작 및 회로 안정성을위한 디커플링 커패시터입니다. 테 스무딩 커패시터는 입력 측에 있으며 변압기 전도 각도에 대한 모든 답이 적용됩니다.
207421

나는 그것을 몰랐다. 차이점을 설명해 주셔서 감사합니다.
PhilM

Vin이 Vcap 아래로 낮아지면 출력 커패시터가 레귤레이터를 통해 다시 방전되어 일부 레귤레이터가 손상 될 수 있습니다. 특히, 전원이 꺼지고 다른 부하가 Vin을 거의 0에 가깝게 감소 시키거나 결함 또는 크로우 바 회로에 의해 Vin이 0에 빠르게 설정되면, 대부분의 용량 에너지가 레귤레이터에서 소산 될 수 있습니다. 일부 규제 기관은 이에 대해 보호됩니다. 오래된 것들은 덜 책임이 있습니다 (eh LM7805 / LM340). 대부분의 경우 '수정'은 Vin에서 Vout으로 역 바이어스 된 다이오드로, 필요할 때 전도됩니다.
Russell McMahon

답변:


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캡이가는 한, 장기 (리플) 및 순간 (스파이크)의 두 가지 경쟁 요구 사항이 있습니다. 큰 전해액은 전자를 제공하지만 후자를 제공하지는 않습니다. 일반적으로 전해 목재가 작동하는 동안 순간 스파이크를 공급할 수있는 더 작은 0.1uF로 큰 전해액을 병렬 처리합니다. 또는 0.1uF는 로컬 디커플링이 해당 레귤레이터를 안정화시키기위한 것일 수 있습니다. 지정된 커패시터가 실제로 0.1uF 이하인 경우 커패시터의 의도는 소량의 전하를 매우 빠르게 공급하는 것입니다. 이것을 더 큰 전해액으로 대체하지 마십시오. 확실히 클수록 클수록 좋습니다.

과거에는 어떤 종류의 규제 기관을 다루어야하는지 알려 주어야합니다. 기본 선형 레귤레이터 일 경우 실제로 중요하지 않습니다. 스위칭 레귤레이터가있는 경우 커패시터가 스위처의 공진 주파수에 영향을 미치므로 매우주의해야합니다.


좋은 지적. 소형 세라믹은 고주파수 과도 현상에 적합합니다.
PhilM

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변압기 및 정류기의 출력에서 ​​최소 스무딩 커패시터보다 크면 리플이 낮아져 플러스입니다. 그러나 커패시터의 크기를 두 배로 늘려도 리플이 절반으로 줄어들 기 때문에 작은 플러스입니다. 큰 커패시터의 다운 스트림에는 리플에 대처하기 위해 상당한 PSRR (Power Supply Rejection Ratio)이 필요합니다. BFC (Big Filtering Capacitor) 크기를 두 배로 늘리는 것보다 2 배나 더 저렴한 방법이 있습니다.

더 큰 BFC의 단점은 입력 변압기와 정류기에서 더 크고 짧은 전류 펄스를 끌어 들인다는 것입니다.

대부분의 규모는 작지만 완화 될 수 있지만 이로 인해 여러 가지 문제가 발생할 수 있습니다.

a) 전류 펄스가 커지고 다이오드에서 더 높은 전류가 꺼져 전자기 간섭이 높아집니다.

b) 더 큰 RMS 전류로 인해 약간 더 뜨거운 다이오드와 변압기.

c) 입력 역률이 낮습니다.

전원 어딘가의 인덕턴스 스 니프 (AC 입력, 변압기 누설 인덕턴스, 포스트 트랜스포머 또는 포스트 다이오드)는 정류기 펄스의 크기를 줄이고 길이를 연장하여 위의 모든 사항을 개선합니다.


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일부 (예 : 배터리 구동) 응용 분야에서 대형 전해 커패시터의 누설 전류도 문제가 될 수 있습니다. 회로에 문제가 발생하면 정전 용량이 클수록 더 많은 에너지가 파괴 될 수 있습니다.
jms

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"더 큰 BFC의 단점은 입력 변압기와 정류기에서 더 크고 짧은 전류 펄스를 끌어 들인다는 것입니다." 이것은 실제로 정류기에 직접 연결된 커패시터에만 적용되며 실제로 전압 레귤레이터 출력의 커패시터에는 적용되지 않습니다.
Peter Green

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일부 DC-DC 컨버터는 최대 정전 용량 등급을 갖습니다. LDO를 사용하여 DC-DC의 출력을 조정하는 경우 입력 또는 출력 (LDO 전류 제한이 너무 높은 경우)에 큰 커패시터가 문제를 일으킬 수 있습니다.
Spehro Pefhany

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참고 : OPs 포스트에 대한 나의 해석은 전압 조정기의 출력에서 ​​커패시터에 대해 이야기하고 있으며, 다른 게시물은 정류기에서 커패시터에 대해 이야기하는 것으로 가정합니다.

더 큰 커패시터의 주요 단점은 스위치 온 상승 시간과 스위치 오프 하강 시간이 더 크다는 것입니다. 이는 스타트 업 중에 레귤레이터에 더 많은 스트레스를 가하고 극단적 인 경우 레귤레이터의 과전류 셧다운을 유발할 수도 있습니다. 저전압을 잘 처리하지 못하는 부하에 문제를 일으킬 수도 있습니다.

그런 커패시터의 크기를 미세 관리하려고하는 시점이 없다고 생각합니다. 대부분의 경우, 필요하다고 생각하는 것에 대해 여유있는 마진 (2 배 이상)을 허용하는 것은 문제가되지 않습니다.


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질문에 대한 귀하의 해석에 동의합니다. 커패시턴스를 너무 크게 추가하면 출력 전압이 불안정해질 수있는 방법도 고려할 수 있습니다.
Andy 일명

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Andy akas의 의견 :

사용중인 공급 장치에 특정 출력 커패시터 요구 사항 이있는 경우 해당 요구 사항 을 준수하십시오. 이러한 모든 유형의 레귤레이터 연결 (LDO)에는 일반적으로 최소 정전 용량 만 있습니다. (ESR 데이터 시트 검색).

스위치 모드 레귤레이터를 사용하는 경우 출력 커패시터 (전류 모드 컨트롤러)가 출력 극과 0을 결정합니다 . 전압 모드 변환기에서 출력 인덕터와 공진 회로를 형성합니다. 두 경우 모두 루프 보상을 제공해야 하며 이는 부분적으로 출력 커패시터 값에 의해 결정됩니다.

(참고 : 전류 모드 장치의 출력에서 ​​세라믹을 사용하려면 세라믹 커패시터 0의 주파수가 너무 높아 유용하지 않기 때문에 출력 0을 제공하는 다른 기술이 필요하다는 것을 알고 있습니다.)

이 커패시터는 신중하게 선택 해야합니다 . 이 값을 변경하면 루프 보정 구성 요소를 다시 평가해야합니다. 그렇지 않으면 루프 불안정이 발생할 수 있습니다.

이 재평가는 또한 공급 장치의 루프 대역폭을 감소시켜 과도 성능을 감소시킬 수 있습니다.


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또 다른 요점은 다음과 같습니다. 많은 최신 변환기가 출력 회로의 단락 또는 과부하로부터 보호됩니다. 서로 다른 부하를 연결할 수 있으면 단락 및 과부하 위험이 높아 지므로 이러한 보호는 랩 PSU의 필수 기능이며 커넥터가있는 모든 PSU의 좋은 기능입니다.

출력에 큰 캡을두면 보호 기능이 전원을 차단하기 전에 더 많은 에너지를 사용하여 손상을 입힐 수 있기 때문에 이러한 보호의 효율성이 떨어집니다.


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캡이 실제로 커지면 돌입 전류에 문제가 발생합니다. 작은 전원 공급 장치의 경우 변압기는 이것을 합리적인 값으로 유지해야합니다. 캡 필터 다이오드의 피크 전류는 평균 DC 출력 전류의 몇 배가 될 수 있습니다. 이것은 다른 곳에서 잘 설명되어 있습니다.이 다이오드 전류의 피크는 열악한 역률과 라인 전류 THD를 유발합니다. 소스 임피던스가 낮 으면 더 큰 캡이 일반적으로 다른 부품을 추가하지 않고도 소형 변압기 기반 시스템에서 더 큰 캡을 사용할 수 있습니다. 대형 시스템은 AC에 라인 리액터를 사용하거나 DC에 작은 초크를 사용하여 제대로 작동하도록 만들 수 있습니다.벅 컨버터의 출력에 매우 큰 스무딩 캡을 사용하는 경우 큰 캡을 분리하여 소형 인덕터가 완화 될 수있는 불안정한 위험이 있습니다.


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더 큰 커패시터는 더 많은 기생 (예를 들어, 등가 직렬 저항 및 인덕턴스)을 갖는다.

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