Kondensator odsprzęgający i kondensator zbiorczy

W pewnym sensie nie ma różnicy jakościowej. Różnica dotyczy skali, zarówno prądu, jak i czasu.

Zbiorczy kondensator jest używany, aby zapobiec zbyt dużemu spadkowi mocy wyjściowej w okresach, gdy prąd nie jest dostępny. W przypadku liniowych zasilaczy liniowych mogłoby to mieć miejsce w okresach (powiedzmy 10 sekund), w których napięcie w sieci jest bliskie zeru. Dotyczy to również obwodu jako całości. Oznacza to, że zespół elektroniki zawierający wiele kart obwodów może mieć pojedynczy zestaw kondensatorów zbiorczych w zasilaczu.

Z drugiej strony kondensatory odsprzęgające są używane lokalnie (np. 1 na układ logiczny w niektórych systemy) i są przeznaczone do dostarczania prądu przez znacznie krótsze okresy (zwykle 10 s ns dla systemów TTL) i znacznie mniejsze prądy. W rezultacie kapsle odsprzęgające są zwykle znacznie mniejsze niż kapsle masowe.

Nie jest to do końca sztywna i szybka zasada – dla niektórych szybkich części analogowych zalecana jest mieszanka różnych wartości odsprzęgania, przy czym najmniejsze wartości zapewniają najkrótszy czas kompensacji, a także stosuje się większe ograniczenia . Szybkie konwertery A / D często używane do rekomendowania kombinacji 0,1 uF / 10 uF. Wiele tablic logicznych ma rozrzucone różne wartości. W szczególności procesory są często otoczone dużymi elektrolitami (10-100 μF), z całą masą małych ceramicznych czapek SMD tuż pod chipem.

Jeśli chodzi o obwody demonstracyjne, tylko te zbiorcze nakładki ułatwiają demo s. Weź wyjście transformatora o, powiedzmy, 6 VAC i przepuść je przez mostek prostowniczy. Załaduj wyjście mostka za pomocą rezystora mocy (np. 10 omów) i spójrz na napięcie na rezystorze – spadnie ono do zera 120 razy na sekundę (100, jeśli częstotliwość linii wynosi 50 Hz). Teraz umieść nasadkę masową 10000 uF na wyjściu mostka, a wyjście będzie znacznie płynniejsze, z spadkami 120 Hz – będzie wyglądać jak piłokształtny – ale ogólnie napięcie będzie znacznie płynniejsze.

Odsprzęganie jest trudniejsze. Spróbuj ustawić wzmacniacz operacyjny na płytce prototypowej bez lutowania, używając szybkiego wzmacniacza operacyjnego i długich przewodów biegnących od płytki prototypowej do zasilacza. Istnieje duża szansa, że sygnał wyjściowy będzie oscylował przy braku sygnału wejściowego. Jeśli umieścisz nakładki ceramiczne 0,1 μF od zasilania do uziemienia i zrobisz to bezpośrednio na pinach zasilania wzmacniacza operacyjnego, często rozwiąże to problem. Lub nie – płytki prototypowe nie nadają się do pracy z dużą prędkością, nawet jeśli jesteś ostrożny, a niektóre wzmacniacze operacyjne są bardzo stabilne, ale to najlepsza sugestia, jaką mogę wymyślić.

Krótko mówiąc, chodzi o znalezienie równowagi między impedancjami i ESR różnych typów kondensatorów w celu spełniają wymagania dotyczące zasilania danego obwodu / chipa.

Kapturki odsprzęgające są jednym z poziomów pośredniego wzmocnienia zasilania, zwykle w ciągu 10 lub 100 sekund nF & prawie zawsze ceramika / wielowarstwowa ceramika i umieszcza się ją fizycznie jak najbliżej pinów mocy chipów. Ich mały rozmiar, niski ESR, & bliskość pinów chipa minimalizuje indukcyjność & pozwala im dostarczać krótkie impulsy prądu wymagane przez chip.

Ale co ładuje czapki odsprzęgające? Często ten sam powód, dla którego potrzebujesz odsprzęgających czapek (tory & samoloty zasilające nie mogą „nie dostarczać prądowych skoków z powodu ich własnej indukcyjności) jest powodem, dla którego potrzebujesz innego pośredni poziom wzmocnienia źródła zasilania, „pojemność zbiorcza”, aby pomóc „czapkom odsprzęgającym” w dostatecznie szybkim odzyskaniu ładunku. Ich pojemność może się znacznie różnić, od kilku uF do setek, a nawet tysięcy uF, w zależności od wyjątkowych wymagań obwodu.

Spróbuję wyjaśnienia przyjaznego dla noobów.

Większość elektroniki nie pobiera stałego prądu ze źródła zasilania. Niektóre pobierają prąd w szybkich seriach, jak układ logiczny / procesor, który będzie pobierał skok prądu w każdym cyklu zegara, inne, jak wzmacniacz, będą pobierać prąd prąd w zależności od sygnału i tego, czego wymaga obciążenie.

Te obwody zwykle potrzebują, aby ich napięcie zasilania mieściło się w określonych granicach, aby działać prawidłowo. Zbyt duże spadki napięcia, na przykład może dojść do awarii procesora. Lub, jeśli napięcie zasilania ma zbyt dużo szumów, twój wzmacniacz o niskim poziomie szumów nie będzie już cichy.

Związek tego z kondensatorami odsprzęgającymi jest prosty:

Masz regulator napięcia. Niektóre są szybsze niż inne, ale wszystkie mają niezerowy czas odpowiedzi. Gdy prąd obciążenia zmienia się, nie reaguje natychmiast. Jeśli prąd obciążenia zmienia się szybko, potrzebujesz kondensatora na wyjściu regulatora, aby utrzymać stabilne napięcie wyjściowe. Niektóre regulatory wymagają również specjalnych kondensatorów do prawidłowego działania.

Ten kondensator jest zwykle nazywany „nasadką zbiorczą”. W zależności od zastosowania będzie to około 10-100 µF (czasami więcej) i jego celem jest zmagazynowanie wystarczającej ilości energii do zasilania obwodu, dopóki regulator nie zareaguje na szybkie zmiana aktualnego zapotrzebowania.

Następnie jest indukcyjność podaży. Mam nadzieję, że wiesz, że napięcie na indukcyjności wynosi -L * di / dt. Oznacza to, że szybkie zmiany prądu na indukcyjności długich ścieżek spowodują nie do pominięcia spadek napięcia przy szybkich zmianach prądu.

Lokalna nasadka odsprzęgająca o niskiej indukcyjności (tj. ceramiczna do montażu powierzchniowego) umieszczona blisko chipa rozwiązuje ten problem. Jej wartość jest niewielka, więc przechowuje bardzo mało energii, ale to nie jest jej celem, jest tylko po to, by opatrywać ea niska indukcyjność pomaga w pokrywie zbiorczej.

Teraz, w zależności od obwodu, możesz mieć jeden LDO z tylko jedną nasadką zasilającą jeden chip lub komputer mobo, w którym masz tony zbiorczych nakrętek i setki ceramika.

Inną bardzo ważną rolą nasadek odsprzęgających jest zarządzanie EMI: powodują one, że pętle prądowe o dużej prędkości są małe, co zmniejsza promieniowane EMI. Po prawidłowym umieszczeniu można ich również użyć, aby zapewnić, że wysokie prądy di / dt nie zamienią ziemi w pole minowe.

Alternatywnym wyjaśnieniem (dwie strony tej samej monety) jest to, że filtrują one skoki spowodowane przełączaniem bramek logicznych. Ogólnie dobrą praktyką jest dorzucanie elektrolitów 0,1 uF lub tantalu i umieszczanie obok urządzeń logicznych również ceramiki 100nF. Problem polega na tym, że elektrolityki nie są idealnymi kondensatorami, a ich odpowiedź w zakresie wysokich częstotliwości nie jest tak dobra, więc dołączenie niskiej wartości ceramicznej nasadki równolegle z elektrolitem rozszerza pasmo przenoszenia, dzięki czemu ogólna kombinacja jest bardziej skuteczna w usuwaniu kolce. Kolce zawierają wysokie częstotliwości.

Jeśli nie używasz kapsli odsprzęgających, prawdopodobnie projekt logiki nie zadziała.