Wie berechnen Sie den Welligkeitsstrom für ein Netzteildesign?

Ich höre, dass der Welligkeitsstrom einer Kappe wichtig ist, da die Kappen einen internen Widerstand haben, der zu einer Überhitzung der Kondensatoren führen kann. Ich habe mich gefragt, ob es allgemeine Regeln gibt, die ein professioneller Ingenieur beim Entwerfen einer linearen Versorgung befolgen würde.

Die kurze Antwort lautet: Berechnen Sie den Effektivstrom, den der Kondensator sehen wird, und wählen Sie dann einen Kondensator mit einer höheren Effektivstromstärke. In einigen Fällen ist dies einfach, in den meisten anderen ist es nicht gerade einfach.

Hier ist einfach:

• Ausgangskondensator für einen Buck-Regler. Sie können V = verwenden$\frac{L\text{ di} }{\text{dt}}$um den Strom von Spitze zu Spitze zu bestimmen, sieht der Kondensator. Mit ein wenig Erfahrung wissen Sie, dass die Wellenform nur ein Hoch- und Rücklaufsägezahn ist, aus dem Sie den Effektivwert ziemlich genau abschätzen können.

• LDO-Linearregler (Low Dropout). Diese Teile haben ziemlich strenge Spezifikationen für Filterkondensatoren, sonst sind sie nicht stabil. Das Datenblatt definiert also Anforderungen an den Kondensatorwert und häufig an den ESR (nicht zu viel, nicht zu wenig, genau richtig).

Das fasst es einfach zusammen.

Der Prozess zur Auswahl der richtigen Kondensatoren ist nur ein Teil des Entwurfsprozesses:

• Beginnen Sie mit einer Designtopologie (ein wirklich Top-Level- oder breiter Ansatz).
• Erstellen Sie ein vereinfachtes Analysemodell. Machen Sie tatsächlich mehrere für verschiedene Teile der Lieferung. Analytische Modelle sind gut, um an Konzepten zu arbeiten und Dinge zu durchdenken. Ein wirklich gut gemachtes analytisches Modell sollte Ihnen ungefähr 80% des Weges bringen. Die Form des Modells werden wahrscheinlich Laplace-Gleichungen sein, die gerade so idealisiert wurden, dass sie immer noch aussagekräftig und dennoch nützlich sind. Wenn Schalter beteiligt sind, haben Sie zwei oder drei Darstellungen derselben Schaltung, um die Zustände der Schalter zu berücksichtigen. Diese mehreren Darstellungen helfen Ihnen jedoch wirklich dabei, darüber nachzudenken, wie die Schaltung funktioniert und welche Art von Welligkeitsströmen die Kondensatoren wahrscheinlich sehen . Wenn die Dinge nicht vielversprechend aussehen, werfen Sie das Design weg oder nehmen Sie die erforderlichen Änderungen vor, um die Dinge zu verbessern und von vorne zu beginnen.
• Machen Sie ein numerisches Modell. Verwenden Sie etwas wie SPICE oder etwas mit Modelica-Erweiterungen (oder SABRE, wenn Sie es sich leisten können). Stellen Sie sicher, dass Sie die Basis der Modelle kennen (Sie wissen, wo sie gültig sind). Wenn Sie so weit sind, sollten Sie im Grunde wissen, was Sie zu erwarten haben (und Sie haben wahrscheinlich auch mit einigen Schaltungslaborarbeiten begonnen), damit Sie in der Lage sein sollten, die numerischen Ergebnisse zu betrachten und zu wissen, ob es sich um BS handelt. Wenn die Ergebnisse angemessen aussehen, kann der Simulator die Effektivströme berechnen, um die Wahl des Kondensators zu bestimmen.
• Überprüfen Sie immer mit Ihrem ersten Brotbrett oder Prototyp. Je früher desto besser.
• Einige stützen sich viel stärker auf Laborarbeiten, um die Dinge zu klären. Denken Sie daran, dass es unzählige Möglichkeiten gibt, Dinge falsch zu machen, im Vergleich zu nur wenigen, um sie richtig zu machen.

Dies ist ein iterativer Prozess. Hoffentlich gibt Ihnen dies eine Vorstellung davon, wie lange Menschen brauchen, um gute elektronische Designs zu erhalten (und wie gut sie entwerfen können).

Versuchen Sie ein Design. Erkenne, dass du viele Fehler machen wirst. Erhalten Sie einige spezifische Ergebnisse, entweder theoretisch oder im Labor, dann haben Sie gezielte Fragen, die spezifische Antworten erhalten können.

Ja, lesen und befolgen Sie natürlich das Datenblatt. Kondensatoren, die für solche Anwendungen vorgesehen sind, haben eine Welligkeitsstromspezifikation. Folge es.