使用大于所需的平滑电容器有什么不利之处吗?


14

我使用低功率直流稳压器。我已经知道计算平滑电容器尺寸的公式。这可能是一个反复的过程,即用示波器测试一种尺寸,然后使用更大的尺寸或增加尺寸,直到示波器显示可接受(非常低)的纹波和噪声水平。

除了电容器的成本之外,是否还有权衡取舍(很多)并且仅使用一个非常大的电容器而不是尝试将尺寸校准为“足够”但不超过此?


您是在谈论稳压器输出上的电容器吗?
安迪(aka Andy)

是的,稳压器的输出端。感谢所有的好的答案。我的要点是,可能会有一些超额利润,但没有任何后果,但出于上述所有原因,都不会太大。
PhilM

2
调压器输出侧的电容器不是平滑电容器。它是用于瞬态行为和电路稳定性的去耦电容器。平滑电容器位于输入侧,这就是有关变压器导通角的所有答案的地方。
user207421 '16

我没有意识到。感谢您解释区别。
PhilM

此原因可能埋在许多好的答案之一中,如果Vin降至Vcap以下,则某些(仅)稳压器会因输出电容器通过稳压器的放电而损坏。特别是,如果电源关闭并且其他负载迅速将Vin降低到接近零,或者如果由于故障或撬棒电路将Vin迅速设置为零,则大部分电容器能量可能会散失在调节器中。一些监管机构对此有所保护。较旧的则不太容易(eh LM7805 / LM340)。在大多数情况下,“解决方案”是在需要时导通的,从Vin到Vout的反向偏置二极管。
罗素·麦克马洪

Answers:


13

就上限而言,有两个相互竞争的要求:长期(波动)和瞬时(峰值)。大电解可以给您前者,但不能给后者。通常,将大型电解槽与较小的0.1uF并联,能够在电解木料工作时提供瞬时峰值。或者0.1uF可能用于局部去耦,以稳定该稳压器。如果指定的电容器实际上为0.1uF或更小,则该电容器的目的是非常快速地提供少量电荷。不要用更大的电解质代替它-绝对是更大或更糟而不是更好的情况。

除此之外,您必须告诉我们您要处理的是哪种监管机构。如果它只是一个基本的线性稳压器,那就没关系了。如果您有开关稳压器,则电容器会影响开关的谐振频率,因此请务必小心。


好点子。小型陶瓷适用于高频率瞬变。
PhilM

12

变压器和整流器输出上的平滑电容器要比最小平滑电容器大,这将给您带来更低的纹波,这是一个加号。不过,这是一个很小的优势,因为即使将电容器的尺寸加倍也只会(大约)将纹波减半。大电容器下游的任何器件都需要具有显着的电源抑制比(PSRR),以应对纹波。与将大型滤波电容器(BFC)的尺寸加倍相比,有更便宜的方法可以将其提高两倍。

更大的BFC的缺点是它将从输入变压器和整流器吸收更大,更短的电流脉冲。

这可能会导致许多问题,尽管大多数问题很小,或者可以缓解。

a)由于较大的电流脉冲和二极管中较高的电流被关闭,因此产生较高的电磁干扰。

b)由于较大的RMS电流,二极管和变压器的温度略高。

c)输入功率因数较差。

电源中某处的电感(交流输入,变压器漏感,后置变压器或后置二极管)的嗅探将减小幅度并延长整流器脉冲的长度,从而改善了所有上述方面。


1
在某些(例如电池供电)应用中,大型电解电容器的泄漏电流也可能会成为问题。如果电路出了问题,则较大的电容可提供更多能量,造成更多破坏。
jms

2
“更大的BFC的不利之处在于它将从输入变压器和整流器吸收更大,更短的电流脉冲。” 这仅适用于直接连接到整流器的电容器,不适用于电压调节器输出上的电容器。
彼得·格林

2
某些DC-DC转换器具有最大电容额定值。如果使用LDO调节DC-DC的输出,则输入或输出处的大电容(如果LDO电流限制过高)可能会引起问题。
Spehro Pefhany

7

注意:我对OP帖子的解释是,我们谈论的是稳压器输出上的电容器,而另一些帖子似乎假设问问者的意思是谈论整流器上的电容器。

较大电容器的主要缺点是上升时间和关闭下降时间会更长。这意味着在启动过程中会对稳压器施加更大的压力,在极端情况下,甚至可能导致稳压器过流关断。对于不能很好地处理欠压的负载,这也会引起问题。

话虽如此,我认为试图微管理此类电容器的尺寸没有任何意义。在大多数情况下,在您认为所需的余量上留出足够的余地(2倍或更多倍)不太可能成为问题。


1
我同意你对这个问题的解释。您可能还考虑过大的电容如何导致输出电压不稳定。
安迪(aka Andy)

7

来自安迪·阿卡斯的评论:

如果您使用的电源具有特定的输出电容器要求,请确保遵循它们。对于所有这些类型的稳压器链接(LDO),通常仅具有最小电容。(在数据表中搜索ESR)。

如果使用开关模式调节器,则输出电容器(在电流模式控制器中)确定输出极点和零。在电压模式转换器中,它与输出电感器形成谐振电路。在这两种情况下,我们都必须提供环路补偿,这部分取决于输出电容器的值。

(注意:我知道在电流模式设备的输出上使用陶瓷需要其他技术来提供输出零,因为陶瓷电容器零的频率太高而无用)。

这些电容器必须仔细选择;更改这些值需要重新评估环路补偿组件,否则很可能导致环路不稳定。

这种重新评估也可能会减小电源的环路带宽,从而降低瞬态性能。


6

还有一点:许多现代转换器都受到保护,以防止输出电路短路或过载。对于实验室PSU来说,这种保护是必须的,对于所有带有连接器的PSU来说,它也是一个不错的功能,因为连接不同负载的能力会增加发生短路和过载的风险。

在输出上设置较大的上限会降低这种保护的效果,因为在保护切断电源之前,有更多的能量可用来进行损坏。


5

面对较大的情况更好,这是出于其他地方有充分记录的原因。如果上限确实很大,则浪涌电流会出现问题。在小功率电源上,变压器应将其保持在合理的值上。电容滤波器的二极管峰值电流可能是平均直流输出电流的几倍。这在其他地方有充分的记录。二极管电流的峰值会导致功率因数和线路电流THD差。如果您的源阻抗低,则较大的电容将使通常,您可以在基于小型变压器的系统上使用较大的盖子,而无需添加任何其他零件。通过在AC上使用线路电抗器或在DC上使用小型电抗器,可以使大型系统正常工作。如果在降压转换器的输出端设置非常大的平滑上限,则存在不稳定的风险,这可能需要较小的电感器以通过与大上限离婚来减轻。


1

较大的电容器还具有更多的寄生效应(例如,等效串联电阻和电感)。这可以说是“使它们减速”的原因。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.