Все профессиональные контроллеры двигателей постоянного тока, BLDC или PMSM, которые я видел ( Sevcon и т. Д.), Имеют большое количество параллельно подключенных конденсаторов шины постоянного тока. Их емкости варьируются от 100 мкФ до 220 мкФ. Разве один конденсатор большого значения, например, 4700 мкФ или 10000 мкФ, не будет более удобным?
Это происходит из-за большого импульсного тока, когда эти контроллеры подключены к аккумуляторам или другим источникам тока высокого напряжения?
Ответы:
Конечно, наличие достаточной емкости является одним из параметров. Но конденсаторы имеют последовательное сопротивление, которое ограничивает то, сколько пикового тока может быть получено от конденсатора. Конденсаторы также имеют последовательную индуктивность, которая ограничивает скорость вывода пикового тока. Параллельное подключение нескольких меньших конденсаторов снижает как последовательное сопротивление, так и индуктивность.
Более вероятные причины - более высокий ток пульсации, более низкое ESR и иногда лучший форм-фактор (например, более короткий) для размещения в удобном месте в корпусе.
Большая площадь поверхности конденсатора означает большую способность рассеивания мощности при прочих равных условиях.
В других ответах уже упоминались основные факторы, которые определяют этот выбор: более низкая общая СОЭ, более низкая общая индуктивность, лучшая способность к обработке тепла и т. Д.
Я добавлю еще один аспект, который был забыт: надежность .
Если у вас есть только один большой конденсатор, если он выйдет из строя, у вас останется нерабочая система. Кроме того, больший колпачок может нанести больший ущерб соседним компонентам, если он выходит из строя эффектно.
Параллельное использование нескольких заглавных букв помогает смягчить эффекты, возникающие при открытии заглушки, поскольку остальные все еще будут присутствовать. Вы могли бы даже спроектировать систему с учетом избыточности, то есть добавить больше ограничений, чем необходимый минимум с учетом других ограничений.
Есть также проблемы с выносливостью к вибрациям (это особенно актуально при работе с большими моторами). Одиночный большой конденсатор может подвергаться механическим воздействиям более сильным, когда подвергается вибрации. Большая масса крышки может резонировать механически и оказывать большее напряжение на ее клеммы или точки крепления, что приводит к механическому повреждению самой крышки или платы, к которой она прикреплена.
Конденсаторы меньшего размера, поскольку они имеют меньшую массу, имеют меньшую инерцию, поэтому они испытывают и вызывают меньшее механическое напряжение из-за вибраций или ударов. Поэтому также проще (и дешевле) разработать соответствующие устройства для снятия напряжения, чтобы избежать механических нагрузок и ударов, вызывающих проблемы.
Конденсаторы помогают в фильтрации и развязке шума. Но каждое значение конденсатора работает только на одной частоте. Он имеет наименьшее ESR (более высокую способность уменьшать шум). Использование диапазона значений обеспечивает хорошую фильтрацию в широком диапазоне частот.
Уменьшенный нагрев из-за СОЭ . Поскольку пульсирующие токи протекают через конденсаторы туда и сюда, ESR противодействует протеканию тока (аналогично резистору). Чем выше ESR, тем выше рассеиваемая мощность (в виде тепла). Это эффективно повышает температуру конденсаторов. Чем выше температура, тем ниже емкость, которую они могут обеспечить. Следовательно, низкое ESR в нескольких частотных диапазонах является одним желаемым параметром, который может быть эффективно получен путем объединения нескольких конденсаторов, чем один конденсатор с одной ошибкой.
Это также может быть оптимизацией производства. Если продукт уже использует конденсаторы 220 мкФ, использование их вместо дополнительных 4700 мкФ может иметь смысл (хотя замена одной крышки на 20 кажется немного экстремальной). Крышка 4700 мкФ, скорее всего, будет сквозной, и, если это единственный сквозной элемент в продукте, вы сохраните весь производственный этап, если сможете его избежать. Даже если это не так, управлять вашими запасами становится проще, потому что заказывается меньше типов деталей, и вы снижаете риск необходимости перепроектировать продукт, потому что эта модель конденсатора выходит из производства.
Единственный нестандартный конденсатор, оптимизированный для нужд этого накопителя, вероятно, имел бы некоторые преимущества, если бы это был единственный продукт, который вы собирали. Но если вы создаете десятки различных накопителей, как это делают все производители накопителей, вы хотите оптимизировать цепочку поставок по всей линейке продуктов . Это означает стандартизацию как можно меньшего количества стандартных блоков и использование их в различных комбинациях для получения требуемых значений напряжения и емкости.
Эта модель нуждается в двух колпачках параллельно, другому нужно два последовательно, другому нужно четыре, другому нужно двадцать, но вам все еще нужно иметь только одну деталь . Вы получаете экономию за счет масштабов при покупке, снижаете вероятность нехватки нужной вам детали и снижаете затраты на хранение в целом. Бонусные баллы, если это та же часть, которую используют дюжина других производителей дисков, поскольку они, вероятно, собирают точно такие же размеры, что и вы.
Теперь, если бы мы могли заставить индустрию силовых магнитов работать таким образом ...
Я думаю, что это лучший вариант для производителя. В конце концов, любой ценой меньше, я думаю, будет предпочтительным вариантом для этого.