功放ic旁边电容越大越好吗 滤波电容的输出越大效果越好,但是为什么不能过大

小编 2024-10-06 技术分享 23 0

滤波电容的输出越大效果越好,但是为什么不能过大

很多人通常都会觉得滤波电容的输出越大越好,其实常友小编想告诉你的是,这种观点并不全面,真正能够影响直流电压输出的重要参数时滤波电容的ESR值(即:滤波电容的等效串联电阻或阻抗)

每一个电容都有电阻,这个电阻值和电容的组成材料、结构有关系。在开关电源技术大规模应用之前,普遍采用的是线性电源,电源电路都工作在低频直流状态,通过滤波整流电路把交流转换成直流。在低频直流电源中,电容的容量对滤波效果起决定作用,电容的串联阻抗作用可以忽略。 但是低频电源效率低,体积大的缺点非常明显。

随着电子技术的不断进步,也终于迎来了高频开关电源技术,这一技术的到来大大地提高了电源的转换效率,也减小了电源的体积。开关电源的工作频率越高,电源的体积就越小。

开关电源的工作频率从几十KHz到几MHz不等。在开关电源中,电容的ESR直接影响到电容的效果,它比电容器的容量还重要,事实上我们所说的电容器的容量一般都是在120Hz下测量的值,当工作频率提高时,电容容量会急剧降低,甚至根本不能起到电容的作用。一般而言,应该选择ESR相对较小的电容。

在不同类型的电容中,以电解电容的ESR通常最大,钽电容次之,陶瓷电容最佳 。当然,即使是电解电容中,也分普通电解电容和低ESR的电解电容。用在开关电源输出滤波的应该采用低ESR的电解电容。在维修中,如果用普通电解电容替换低ESR的电解电容,开关电源可能短时间能工作,但是寿命肯定不长。如果没有操作得当,电容可能会因为损耗太大而导致爆裂甚至爆炸,所以更换电容应该小心。同样容量同样耐压的电解电容,体积大的往往ESR小。同样容量不同耐压的电解电容,耐压高度往往ESR小。同样耐压同样容量的电容,105度比85度的ESR要小。当然,这也不是绝对的,对于同一厂家同一系列的电解电容,基本上成立。

来源:网络整理

【干货分享】电源中电容选择并不是越大、越多越好

在不计成本的情况下,有些刚学电子的同学可能认为:电容选越大的越好,这样滤波效果好;并联多个更好,这样总的ESR值越小。

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案例1:

但实际并不是这样的,在如下的开关电源中,放置过大的输出电容,会造成上电瞬间或下电瞬间,电源芯片SW处输出电流过大,这个脉冲电流可能会超出芯片本身可以承受的输出电流或者超过电感的饱和电流。这样就存在风险,但这个并不是不可预防的,在开发期间的硬件测试可以将这些指标测试出来并得以修正。

如下是我们调试后测得满足要求的电流波形,瞬间电流不大。

如下是整改前的电路(输出后多加了几个10uF电容)和测得的SW上电瞬间电流。

可以看到整改前后瞬间脉冲电流差了一倍多。造成这个问题的原因就在于电容的储能特性,在电压突变时,电容需要维持住当前的电压,那么功率是守恒的,电压瞬间不变化(变化小),电流就会瞬间变大。电容容值越大,稳压效果越好,电流会越大。(当然这个和电容的充放电有很大关系,电容在没有充满电的时候,相当于短路的)。

案例2:

在如下电源方案中,3V3SW和5V0SW是给音频g功放芯片供电,3.3V由DCDC电源产生和5V0SW由MOS管切换供电,两者开关受控于同一个控制信号。设计原意要要5V和3V3同时上电(或者DCDC电源芯片有软启动,3V3比5V后上)满足功放芯片上电时序。

但是在实际测试中却发现5V比3V3还要后上电,导致时序不满足。这就非常奇怪了,按照设计原理不应该有这样的结果。

后来排查发现是MOS管开关电路中GS中间的电容放置过大导致,电容容值大,造成充电时间长,延迟了MOS管的开通,造成了此问题。

对于电容来说,充电电流I =C*dV/dt 。假设充电电流是一定值,需要到达的电压是确定的(5V)。那么电容值越大,充电时间就会越长。

通过以上两个案例,可以看出电容选择并不是越大、越多越好。具体怎样适当还是根据实际测试结果来选择。测试结果很好,就不用调整了。

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