Каково назначение двух конденсаторов параллельно?


56

Какова цель двух конденсаторов параллельно на каждой стороне регулятора в
этой цепи питания

введите описание изображения здесь

Я видел подобные установки в других подобных схемах и могу догадаться, что это связано с тем, что один поляризован, а другой нет, но я не совсем понимаю, что там происходит.


1
Я думаю, что это очень хороший вопрос ... Я вижу смысл каждого колпачка в этой цепи, за исключением 10 мкФ. Какой смысл иметь 10 мкФ рядом с почти идентичным на 1 мкФ? Они стремятся отфильтровать очень специфическую частоту? Для меня было бы гораздо более разумно иметь 10 мкФ в сочетании с 1 нФ или аналогичным.
Лундин

3
собираюсь для кратчайшего возможного ответа: «другая частотная характеристика»
JustJeff

6
@Lundin: Это, вероятно, старая схема из тех дней, когда для 10 мкФ даже при 5 В требовался электролит, у которого была значительная СОЭ. В настоящее время хорошо подходит одна керамическая насадка 0805 1 мкФ на выходе регулятора.
Олин Латроп

13
Обратите внимание, что «µ1» составляет 100 нФ, а не 1 мкФ.
JimmyB

Ответы:


67

Резюме:

  • Большие конденсаторы обрабатывают низкочастотные пульсации и сетевой шум и значительные изменения выходной нагрузки.

  • Маленькие конденсаторы выдерживают шум и быстрые переходные процессы.


Эта схема использует "overkill" с этим приложением, но служит хорошим примером.

Вот типичный лист LM7805

На странице 22 видно, что наличие двух конденсаторов на Vin и два на Vout не обязательно является стандартным устройством и что значения конденсаторов в подаваемой цепи относительно велики.
Ниже приведен рис22 из таблицы.

введите описание изображения здесь

Ваша схема:

введите описание изображения здесь

Большой конденсатор, такой как 2200 мкФ, действует как «резервуар» для накопления энергии от грубого постоянного тока из мостового выпрямителя. Чем больше конденсатор, тем меньше пульсация и тем больше постоянный ток. При получении больших пиков тока энергия, подаваемая на конденсатор, помогает стабилизатору не ослабевать на выходе.

Белые и черные полосы на символе конденсатора показывают, что это «полярный» конденсатор - он работает только с + и - на выбранных концах.

Такие конденсаторы обычно являются «электролитическими конденсаторами». Они обладают хорошей способностью отфильтровывать пульсации низких частот и реагировать на достаточно быстрые изменения нагрузки. Само по себе этого недостаточно для выполнения всей работы, поскольку он не очень хорошо фильтрует высокочастотные шумы, поскольку электролитики обычно имеют большую внутреннюю индуктивность + большое (относительно) внутреннее последовательное сопротивление (СОЭ).

Малый входной конденсатор (здесь обозначен как u1 = 0,1 мкФ) будет неполяризованным и обычно в настоящее время представляет собой многослойный керамический конденсатор с низким ESR и низкой индуктивностью, что обеспечивает превосходные характеристики высокочастотной характеристики и фильтрации шума. Само по себе этого недостаточно для выполнения всей работы, поскольку он не может накапливать достаточно энергии, чтобы справиться с энергией, необходимой для фильтрации пульсаций и больших переходных нагрузок.

То же самое относится в общих чертах к выходным конденсаторам. C4 = 10 мкФ помогает обеспечить любые грубые изменения нагрузки, таким образом снимая некоторую нагрузку с регулятора. Обычно не считается необходимым иметь здесь конденсатор более чем очень маленького размера. Некоторым современным регуляторам здесь нужен большой конденсатор из соображений стабильности, а LM78xx - нет.

Здесь второй выходной конденсатор составляет 0,1 мкФ, и он предназначен для работы с высокочастотным шумом.

Обратите внимание, что наличие большого конденсатора на выходе может вызвать проблемы. Если вход был закорочен, чтобы отключить питание, С4 снова разрядился бы через регулятор.
В зависимости от напряжения и размера конденсатора это может привести к повреждению. Одним из способов решения этой проблемы является обеспечение обычно обратного смещения диода от выхода регулятора до входа регулятора. Если вход регулятора закорочен на массу, выходной конденсатор будет разряжаться через теперь смещенный вперед диод.


1
Отличный ответ. Я хотел бы добавить, что очень большой резервуарный конденсатор может привести к увеличению шума. Время включения диодов будет короче, но передается такое же количество энергии. Это вызывает пики тока в трансформаторе, которые начинают излучать шумовое магнитное поле. Больше не всегда лучше здесь. Маловероятно, что это вызовет проблемы в цепях, в которых используются регуляторы серии 78xx, но обычно они просто не передают достаточную мощность.
Нильс Пипенбринк

@ NilsPipenbrinck Хороший вопрос. Добавление небольшого последовательного резистора между трансформатором и 1-м конденсатором служит для «расширения» угла проводимости, уменьшения пикового тока, снижения шума и облегчения жизни диодов. Кажется, я вспоминаю, что отработка тока на диоде может быть несколько обременительной (сделав это очень давно). В настоящее время симуляция достаточно проста, чтобы сделать расчет необычным.
Рассел МакМэхон


13

Поляризованные конденсаторы с высокими значениями обычно не имеют идеальных характеристик на высоких частотах (например, значительная индуктивность), поэтому довольно часто параллельно добавляют конденсатор с низким значением в ситуациях, когда вам нужно беспокоиться о стабильности на высоких частотах, как в случае с 78xx регуляторы IC, такие как это.


1

Когда вы думаете о зашумленном сигнале на выходе регулятора, вы должны использовать конденсаторы с низким ESR ( танталовые или керамические ), потому что они очень хорошо подавляют шум. Но это также зависит от того, какой регулятор вы используете.


-4

Схема, упомянутая в ссылке, которую вы упомянули в своем вопросе, является двухполупериодным мостовым выпрямителем .

Здесь в этой схеме конденсаторы действуют как фильтр. Который противостоит сигналу переменного тока для прохождения или появления на выходной клемме. Разработчик использовал различные конденсаторы для фильтрации сигнала, чтобы получить желаемый уровень постоянного тока.

Здесь конденсаторы используются через регулятор регулятора для получения стабильности. На высоких частотах поведение конденсаторов не было стабильным или постоянным. Таким образом, чтобы добиться стабильности, разработчик использовал конденсаторы малого значения вдоль конденсаторов более высокого значения.


11
Я думаю, что, может быть, вы упустили суть вопроса - ОП хочет знать, почему параллельно с регулятором с низким значением имеется конденсатор с высоким значением.
Пол Р
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.