모터 드라이브에 왜 큰 값의 단일 버스 커패시터 대신 작은 값의 정전 용량을 가진 여러 개의 버스 커패시터가 있습니까?


20

내가 본 모든 전문 DC, BLDC 또는 PMSM 모터 컨트롤러 ( Sevcon 등)에는 많은 수의 DC 버스 커패시터가 병렬로 연결되어 있습니다. 정전 용량 범위는 약 100µF-220µF입니다. 4700 µF 또는 10000 µF와 같은 큰 값의 단일 커패시터가 더 편리하지 않습니까?

이러한 컨트롤러가 배터리 또는 다른 고전류 전원에 연결될 때마다 서지 전류가 커서 발생합니까?

답변:


25

충분한 커패시턴스를 갖는 것이 하나의 매개 변수입니다. 그러나 커패시터에는 직렬 저항이있어 커패시터에서 끌어낼 수있는 피크 전류의 양을 제한합니다. 커패시터에는 직렬 인덕턴스가있어 피크 전류를 얼마나 빨리 꺼낼 수 있는지 제한합니다. 병렬로 여러 개의 작은 커패시터를 사용하면 직렬 저항과 인덕턴스가 모두 줄어 듭니다.


3
큰 커패시터에는 작은 커패시터보다 인덕턴스가 더 많으므로 총 커패시턴스가 하나의 큰 캡의 용량과 동일하면 여러 개의 작은 캡이 하나의 큰 캡보다 전체 인덕턴스가 낮아집니다.
DKNguyen

17

높은 리플 전류 성능, 낮은 ESR 및 때로는 더 나은 폼 팩터 (예 : 더 짧은)가 인클로저의 편리한 지점에 맞도록하는 이유 일 수 있습니다.

커패시터의 표면적이 클수록 더 많은 전력 소비 능력을 의미하며 다른 모든 것들은 동일합니다.


17

다른 답변은 이미 총 ESR, 총 인덕턴스, 열 처리 능력 등의 선택을 결정하는 주요 요인을 언급했습니다.

무시한 측면을 하나 더 추가하겠습니다 : 안정성 .

하나의 큰 커패시터가있는 경우 실패하면 작동하지 않는 시스템이 남습니다. 또한, 캡이 클수록 근처 부품에 큰 손상을 줄 수 있습니다.

여러 개의 캡을 병렬로 사용하면 캡이 열리지 않을 때 발생하는 효과를 완화 할 수 있습니다. 다른 캡은 여전히 ​​존재하기 때문입니다. 중복성을 염두에두고 시스템을 설계 할 수도 있습니다. 즉, 다른 제약 조건에 필요한 최소값보다 더 많은 캡을 추가 할 수 있습니다.

진동 내구성에 대한 문제도 있습니다 (특히 큰 모터를 다룰 때 특히 중요합니다). 하나의 큰 커패시터는 진동을받을 때 기계적으로 더 많은 스트레스를받을 수 있습니다. 캡의 큰 질량은 기계적으로 공진 할 수 있으며 단자 또는 장착 지점에 더 큰 응력을 가하여 캡 자체 또는 부착 된 PCB의 기계적 고장을 초래할 수 있습니다.

작은 커패시터는 질량이 적고 관성이 적으므로 진동이나 충격으로 인한 기계적 응력을 경험하고 덜 유발합니다. 따라서 문제를 일으키는 기계적 응력과 충격을 피하기 위해 적절한 변형 완화를 설계하는 것이 더 쉽고 저렴합니다.


병렬로 충분한 커패시터를 사용하면 짧은 실패가 자동으로 사라질 것입니다.
rackandboneman

물리적 스트레스의 유일한 원인은 진동뿐입니다. 커패시터 플레이트는 정전기력에 의해 기계적으로 변형됩니다.
Peter Wone

@PeterWone 당신이 옳지 만, 그 힘은 커패시터가 충전되는 전압에 의존하기 때문에 커패시터의 설계에서 고려됩니다. 따라서 커패시터의 정격이 250Vac (rms) 인 경우 설계자는 커패시터의 정격을 지정할 때 이러한 힘을 고려했다고 가정합니다. BTW, 나는 그 힘에 의해 커패시터가 손상 될 수 있다고 들었지만 내 경험은 본질적으로 "낮은"전압 부품 ( "240Vac 주전원 또는 저전압 DC)에 관한 것이므로 지식이 편향 될 수있다. 진동 부분의 기계적 충격을 견디는 능력에 대해.
로렌 도나티 모니카 지원

구성 요소의 수명에 영향을 미치는 사항은 보증 의무에 영향을 미치는 정도까지 고려됩니다. 비용 / 이점 상충 관계가 있습니다. 값이 낮더라도 중요하지 않습니다.
Peter Wone

10

커패시터는 노이즈 필터링 및 디커플링에 도움이됩니다. 그러나 커패시터의 각 단일 값은 하나의 특정 주파수에서만 우수합니다. 최소 ESR (노이즈 완화 기능이 높음)이 있습니다. 값 범위를 사용하면 넓은 주파수 범위에서 우수한 필터링 기능을 제공합니다 .

ESR로 인한 난방 감소 . 리플 전류가 커패시터를 통해 이리저리 흐르기 때문에 ESR은 전류 흐름에 저항합니다 (저항과 유사). ESR이 높을수록 더 높은 전력 소비 (열로)를 의미합니다. 이것은 커패시터의 온도를 효과적으로 상승시킨다. 온도가 높을수록 커패시턴스가 제공 할 수있는 커패시턴스가 낮아집니다. 따라서, 다중 주파수 대역에 대한 낮은 ESR은 하나의 단일 버그 커패시터보다 다중 커패시터를 결합함으로써 효과적으로 수신 될 수있는 바람직한 파라미터 중 하나이다.


임피던스 그래프는 어디서 구했습니까? 실제로 최고의 성능을 가진 커패시터를 항상 지배하는 방식으로 작동하지는 않습니다. 각 커패시터에 의해 도입 된 LC 회로의 상호 작용에 의해 형성되는 반공 진 스파이크가있다.
DKNguyen


@DKNguyen 효과적인 임피던스가 줄어들도록 커패시터를 여러 개 공유하는 이점 만 제시하고 싶었습니다. 반공 진의 부작용도 있음에 동의합니다. 혼동하지 마십시오. 그것을 제거합니다.
Umar

8

이것은 생산 최적화 일 수도 있습니다. 제품이 이미 220uF 커패시터를 사용하는 경우 추가 4700uF 대신 이들을 사용하는 것이 합리적 일 수 있습니다 (한 캡을 20 개로 교체하는 것이 약간 극단적 인 것처럼 보이지만). 4700uF 캡은 스루 홀일 가능성이 높으며, 제품의 유일한 스루 홀 구성 요소 인 경우 피할 수 있으면 전체 제조 단계를 저장해야합니다. 그렇지 않은 경우에도 주문할 부품 유형이 적기 때문에 재고를 관리하기가 쉬워지고 커패시터 모델의 생산이 중단되어 제품을 다시 설계해야 할 위험이 줄어 듭니다.


3

해당 드라이브의 요구에 맞게 최적화 된 단일 맞춤형 커패시터는 아마도 그것이 당신이 제작 한 유일한 제품 이라면 몇 가지 장점이있을 것입니다 . 그러나 모든 드라이브 제조업체와 같이 수십 개의 다른 드라이브를 구축하는 경우 전체 제품 라인 에서 공급망을 최적화하려고합니다 . 즉, 가능한 적은 수의 빌딩 블록을 표준화하고 다양한 조합으로 사용하여 필요한 전압 및 커패시턴스 등급을 얻는 것을 의미합니다.

이 모델에는 2 개의 캡이 병렬로 필요하고 다른 모델에는 2 개의 직렬이 필요하고 다른 모델에는 4가 필요하고 다른 모델에는 20이 필요하지만 여전히 부품 하나만 구입하면됩니다. . 구매시 규모의 경제를 달성하고, 필요한 부품이 부족할 가능성을 낮추며, 전체적으로 재고 비용을 줄입니다. 다른 드라이브 제조업체가 사용하는 것과 동일한 부품 인 경우 보너스 포인트는 정확히 동일한 드라이브 프레임 크기를 구축하기 때문입니다.

이제 우리가 전력 자기 산업이 이런 식으로 작동하게 할 수 있다면 ...


파워 마그네틱에 대한 그 끔찍한 말을 확장하기를 바랍니다. 표준화 기회가 무시 되는가?
Peter Wone

고주파 전력 자기학에 ​​대한 나의 경험은 그것들이 모두 특정 응용을위한 맞춤형 디자인이라는 것입니다. 누군가가 선택할 수있는 세트 부품이 있다면 이전의 삶에서 많은 시간을 절약했을 것입니다.
Stephen Collings

2

나는 그것이 제조업체에게 가장 적합한 옵션이라고 생각합니다. 결국, 비용이 적게 든다는 것이 선호되는 옵션이라고 생각합니다.


항상 가장 저렴한 것의 경우는 아니며 일반적으로 원하는 모든 것을 수행하는 하나의 특수 구성 요소가 일반적으로 비싸고 구성 요소의 크기가 크기와 무게에 영향을 미치므로 충족해야 할 많은 트레이드 오프가 있습니다. 수백 개의 가장 저렴한 커패시터를 똑같이 버리는 것은 큰 커패시터를 위해 손에 닿지 않는 장치의 제조를 어렵게 만듭니다. 보증으로 다시 물릴 수 있습니다.
리 라우트
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.