Приветствую Вас Гость | RSS
Главная » об оксидных (электролитических) конденсаторах » Регистрация » ВходПятница
2020-Авг-07
06:44

Оксидные (электролитические) конденсаторы (ОК) применяются в фильтрах устройств питания, в качестве разделительных конденсаторов в УНЧ. Пока они применялись в фильтрах работающих в источниках питания промышленной частоты 50-60 Гц и малосигнальных цепях УНЧ, никаких проблем с ними не возникало. Поскольку, 20-30 лет назад, в применяемых схемах никаких влияний их параметров на частотные свойства не замечали, то особой необходимости их улучшать не было. Сейчас, диапазон их применений расширился. Они стали работать в импульсных блоках питания (ИБП), сервоприводах и других устройствах с ШИМ, в системах с мощной динамической нагрузкой. Они применяются в качестве разделительных в выходных цепях УНЧ (для блокирования их постоянной составляющей выходного тока).
Все они характеризуются большей или меньшей полосой рабочих частот и большими токами.
В импульсных блоках питания и других характеризующихся импульсным характером работы цепях эти ОК работать не могли. Они грелись, разрушались. Поэтому появились конденсаторы с малыми индуктивностями, потерями, а сейчас и супер малым сопротивлением потерь Rs (ESR). Хотя уже имелись ОК которые по своей природе (физике) имеющие лучшие характеристики по сравнению с остальными и на уровне лучших современных, но они не находили ранее применения ввиду их дороговизны. Это так называемые «твердотельные» - оксидно-полупроводниковые и оксидные танталовые.

В чем особенность работы ОК в импульсных цепях?

Импульсные цепи отличаются широким частотным диапазоном токов.

Например, в блоках питания, инверторах питания процессора и подобных схемах частоты коммутации их силовых приборов сейчас составляют 60-:- 300 КГц. Разработчики стремятся повысить скорость переключения силовых коммутаторов, поскольку чем короче длительность фронта тем меньше тепловыделение на них.

При этих частотах время переключения меньше 0,5 мкс.

Ширину спектра коммутируемых токов и согласно (1) можно определить как от 0 до 1-:-3 МГц. В этом диапазоне сосредоточено 90% мощности гармоник.

Аналогичная ситуация у:
сервоприводов, построенные на принципах ШИМ (fгр=10-20 МГц),
сверх высококачественные УНЧ (fгр=0,1- 5 МГц),

Это в фильтрах цепей питания!

Последнее время появился новый вид помех нуждающихся в фильтрации. Это мощные динамическими нагрузками.

Еще несколько лет назад о динамических нагрузках вообще не говорили, да и сейчас не часто появляется информация о них.

Динамическая нагрузка характеризуется изменением с большими скоростями (dI/dt) тока нагрузки источника питания. Наглядным представителем этого класса нагрузок является современный процессор модули динамической памяти, чипсеты.

Intel в своих документах 2002 - 2005г, доступных для получения, приводит следующие цифры:
"... перепады тока со скоростью изменения в 1 А/нс, которые имеются при использовании процессора Pentium-III» [8], стр. 9.,
"ядро Pentium III (соединитель SC242) подключено с приблизительно 30 заземляющих штырей и 26 силовых штырей. Процессор этой конструкции имеют скорость нарастания порядка 20A /мкс (30A /мкс для Pentium II)" - [8], стр.19
"Типичный преобразователь напряжения имеет время срабатывания на порядке от 1 до 100 мкс, в то время как перепады тока потребления процессора порядке от 1 до 20 нс" - [8], стр.19,
"Для Pentium-III перепады тока, вызванные изменением нагрузки, могут быть 15,3 А или выше.... Заметьте, даже при выполнении обычных операций потребляемый ток может изменяться на 7А или более" [8], стр.19.

Прошло 4 года и в связи с применением техпроцесса 45 нм проблема только усугубилась, за счет роста скорости переключения транзисторов. За счет этого, шире гармонический состав напряжений и токов (fгр=0,5-5 ГГц – именно ГГц, это не опечатка!).

Конструктивные особенности ОК.

Главным направлением улучшения характеристик ОК сейчас является расширение рабочей полосы частот, снижение сопротивления потерь (ESR) и увеличение тока пульсаций (RCR) - применение новых электролитов, диэлектриков.

Сравнение характеристик оксидных конденсаторов.

       оксидные конденсаторы


керамические конденсаторы


Подведём итоги.

Частота собственного резонанса определяет верхнюю границу рабочей частоты конденсатора, а рабочая частота конденсатора в схеме еще ниже поскольку в цепи конденсатора добавляется индуктивность монтажа и внешней цепи. Поэтому реальную рабочую полосу частот можно определить только зная параметры конкретной конструкции.

Эффект от параллельного соединения конденсаторов увеличивает суммарный RCR (Ripple Current Rating) - ток пульсаций, который равен сумме токов всех соединенных параллельно оксидных конденсаторов.
При параллельном соединении любого количества конденсаторов с одинаковыми характеристиками не меняется высокочастотная граница рабочих частот составного конденсатора, она определяется максимальной рабочей частотой одного конденсатора (ф. 3,4).
Только в случаях, когда индуктивность внешних цепей много меньше собственной индуктивности конденсатора может быть полезным параллельное соединение нескольких конденсаторов с целью снижения ЭДС самоиндукции на ней ( при протекании токов с большими скоростями изменения - dI/dt).

Как было показано выше, никакой супер конденсатор не может решить задачу фильтрации помех — шумов в в цепях питания современных быстродействующих цифровых устройств. Прежде всего по причине широкой полосы частот ими занимаемой, ну и конечно их достаточно большой мощности. Все они, предъявляют повышенные требования к фильтрующим устройствам (фильтрам) работающим между выходными цепями современных источников питания и нагрузок. А в компьютерах дополнительные требования накладывает необходимость фильтрации помех (шумов) поступающих от динамических нагрузок в качестве которых выступают дискретные устройства (процессоров, память и другие).

Более того сами оксидные конденсаторы необходимо защитить от воздействия помех. При использовании ОК в цепях питания динамических нагрузок необходимо применение специальных схемных решений.

Невнимание к этим особенностям ОК приводит к снижению их надёжности, и может спровоцировать их выход из строя даже в рабочем диапазоне температур. Недопустима замена ОК с разрушенным в процессе эксплуатации корпусом на аналогичные с меньшим размером корпуса (типоразмером).

Надежность ОК в предельных режимах значительно падает. Их использование при одновременном действием нескольких предельных параметров недопустимо.

источник 


Меню сайта
Форма входа
Поиск
Календарь
«  Август 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31
Архив записей
Наш опрос
Где у тебя сайт?
Всего ответов: 107
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0
    Copyright my 155 © 2020