. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
3. prosince 2010 - 8:12 | Robert Kollman | Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů | Komentářů: 0  

Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů

Jedním z často přehlížených zdrojů možných problémů je RMS proud vstupního kondenzátoru. Ten, pokud není správně určen, může vést až k přehřátí a předčasnému selhání kondenzátoru.

V klasické koncepci snižujícího převodníku lze RMS proud velice snadno vypočítat. Jeho přibližná hodnota se získá s pomocí následujícího vzorce:

Io je přitom hodnota výstupního proudu a D představuje činitele plnění střídavého signálu.

Obrázek 1 zachycuje průběh poměru proudů v kondenzátoru. Nejvyšší hodnota, tedy 0,5 je při 50 procentech plnění a naopak, nejnižší hodnota je při 0 a 100 procentech. Křivka je tedy symetrická kolem hodnoty 50 procent. Při hodnotě mezi 20 a 80 procenty je poměr mezi hodnotou efektivního a výstupního proudu mnohem vyšší, než při hodnotě nad 80 procent. S přihlédnutím k dalším faktorům v tomto rozmezí, je možné definovat efektivní hodnotu proudu jako přibližnou polovinu maximálního výstupního proudu. Mimo tento rozsah je však vhodné provést kalkulaci.


Obr. 1: Proudové špičky ve výstupním kondenzátoru při 1 výstupního proudu

Během posledních několika let bylo dosaženo výrazného zlepšení v objemu keramických kondenzátorů, jejich účinnosti a samozřejmě i výrobní ceně. Keramické kondenzátory jsou nyní preferovány i pro přemostění výkonových stupňů napájecích zdrojů. Nicméně, jejich velice nízké ESR může být zdrojem celé řady problémů, jako je například nežádoucí oscilace EMI filtru, nebo nečekaně vysoké přepětí (viz Power Tip 20). K utlumení příliš vysokého Q těchto obvodů se tak často používá paralelně řazený elektrolytický kondenzátor. I zde by se však mělo dbát na maximální velikost zvlnění proudu, neboť přílišné zvlnění výstupu napájecího zdroje může končit právě v tomto elektrolytickém kondenzátoru.

Obrázek 2 ukazuje reálný příklad 100 kHz spínaného zdroje se vstupní kapacitou, tvořenou 10 uF keramickým kondenzátorem a paralelně řazeným elektrolytickým kondenzátorem. Ten obsahuje ekvivalentní sériový odpor (ESR) v hodnotě 0,15 ohmů. Kapacita elektrolytických kondenzátorů je přitom obvykle mnohem větší, než je kapacita keramických kondenzátorů. Z toho plyne, že téměř 70 procent RMS proudu je vedeno právě elektrolytickým kondenzátorem. Jeho přizpůsobení je možné docílit zvýšením kapacity keramického kondenzátoru, provozní frekvencí nebo úpravou hodnoty ESR. Uvedená křivka byla vytvořena při použití Fourierovy řady proudů kondenzátorem. Provedené výpočty byly aplikovány na každou harmonickou (do 10) a při použití rekombinace harmonických hodnot, s cílem získání velikosti efektivní hodnoty proudu elektrolytickým kondenzátorem. Zároveň si všimněte, že proud keramickým kondenzátorem je ve kvadratuře s proudem v ESR, takže s ním musí být zacházeno jako s vektorem. Pokud se vám nechce ztrácet čas všemi těmito výpočty, můžete obvod snadno simulovat s použitím zdroje proudu a třemi pasivními prvky.


Obr. 2: Průběh proudu elektrolytickým kondenzátorem při použití různých typů kondenzátorů

Abychom to shrnuli, efektivní hodnota proudu ve vstupních kondenzátorech, přeroste-li danou mez, může mít vliv na výrazné zhoršení jejich spolehlivosti. Při návrhu napájecího zdroje je tedy potřeba věnovat zvláštní pozornost vhodné kombinaci použitých typů kondenzátorů. Především keramické kondenzátory obvykle umožňují dosažení dostatečně vysokého proudu na to, aby se účinně kompenzovalo nežádoucí zvlnění napětí na paralelně připojených elektrolytických kondenzátorech. Mezi obvyklé způsoby řešení problému s přepětím patří: změna provozní frekvence, přidání paralelních keramických kondenzátorů, zvýšení ESR elektrolytických kondenzátorů nebo jiný způsob úpravy RMS proudu.

V příštím díle seriálu Power Tip budeme diskutovat o základních problémech s chybovými zesilovači.

Více informací o tomto a dalších řešeních napájení, naleznete na adrese: www.ti.com/power-ca.

Dodatek:
Zde je uvedeno odvození efektivní hodnoty proudu ve vstupním kondenzátoru, za předpokladu nekonečné indukčnosti. Vychází se přitom z efektivní hodnoty proudu v pravoúhlých impulsech (D0.5*Ipk) a odstranění stejnosměrné složky (D*Ipk).

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
ID-12 - čtečka RFID
Modul čtečky bezkontaktní identifikace - RFID tagů s integrovanou anténou a dosahem 12 cm.
Skladem od 670 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007