Analyse der Kondensatoreigenschaften beim EMV-Design von Schaltnetzteilen
Viele Elektronikentwickler sind sich der Rolle von Filterkondensatoren in Netzteilen bewusst, aber die Filterkondensatoren, die am Ausgangsende von Schaltnetzteilen verwendet werden, unterscheiden sich von den Filterkondensatoren, die in Netzfrequenzschaltungen verwendet werden. Gewöhnliche Elektrolytkondensatoren, die zur Filterung in Netzfrequenzkreisen verwendet werden, haben eine pulsierende Spannungsfrequenz von nur 100 Hz und eine Lade- und Entladezeit in der Größenordnung von Millisekunden. Um einen kleineren Pulsationskoeffizienten zu erhalten, ist eine Kapazität von bis zu Hunderttausenden Mikrofazies erforderlich. Daher werden bei der Niederfrequenzfertigung im Allgemeinen gewöhnliche Aluminium-Elektrolytkondensatoren verwendet, mit dem Ziel, hauptsächlich die Kapazität zu verbessern. Die Kapazität, der Verlustfaktor und der Leckstrom von Kondensatoren sind die Hauptparameter zur Unterscheidung ihrer Vor- und Nachteile.
Als Elektrolytkondensator, der zur Ausgangsfilterung in einem schaltergeregelten Netzteil verwendet wird, kann die Frequenz der Sägezahnwellenspannung an ihm mehrere zehn Kilohertz oder sogar mehrere zehn Megahertz erreichen. Seine Anforderungen unterscheiden sich von denen bei Niederfrequenzanwendungen, und die Kapazität ist nicht der Hauptindikator. Seine Qualität wird anhand seiner Impedanzfrequenzeigenschaften gemessen, die eine niedrige Impedanz innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs des schaltergeregelten Netzteils erfordern. Gleichzeitig werden für die interne Stromversorgung aufgrund des Spitzenrauschens, das durch den Beginn der Arbeit von Halbleiterbauelementen erzeugt wird und Hunderte von Kilohertz erreichen kann und auch eine gute Filterwirkung aufweist, bei niedrigen Frequenzen im Allgemeinen gewöhnliche Elektrolytkondensatoren bei etwa 10 Kilohertz verwendet. und ihre Impedanz beginnt induktiv zu wirken, sodass sie den Anforderungen der Verwendung von Schaltnetzteilen nicht mehr gerecht wird.
Ein Hochfrequenz-Aluminium-Elektrolytkondensator, der speziell für die schaltergeregelte Stromversorgung entwickelt wurde und über vier Anschlüsse verfügt. Die beiden Enden des positiven Aluminiumblechs werden jeweils als positive Elektrode des Kondensators herausgeführt, und die beiden Enden des negativen Aluminiumblechs werden ebenfalls als negative Elektrode herausgeführt. Der Strom der geregelten Stromversorgung fließt von einem positiven Ende des Kondensators mit vier Anschlüssen, durchläuft den Kondensator und fließt dann vom anderen positiven Ende zur Last; Der von der Last zurückgeführte Strom fließt ebenfalls von einem negativen Ende des Kondensators und dann vom anderen negativen Ende zum negativen Ende der Stromversorgung.
Da der Kondensator mit vier Anschlüssen über gute Hochfrequenzeigenschaften verfügt, stellt er ein äußerst vorteilhaftes Mittel zur Reduzierung der Welligkeitskomponente der Ausgangsspannung und zur Unterdrückung von Schaltspitzengeräuschen dar.
Hochfrequenz-Aluminium-Elektrolytkondensatoren gibt es auch in Form mehrerer Kerne, die die Aluminiumfolie in kürzere Segmente unterteilen und mehrere Leitungen parallel schalten, um den Widerstandsanteil in der Kapazität zu reduzieren. Gleichzeitig werden Materialien mit niedrigem Widerstand verwendet und Schrauben als Anschlussklemmen verwendet, um die Fähigkeit des Kondensators zu verbessern, großen Strömen standzuhalten.
Gestapelte Kondensatoren, auch nichtinduktive Kondensatoren genannt, haben typischerweise einen zylindrischen Kern, was zu einer größeren äquivalenten Serieninduktivität führt; Die Struktur eines Stapelkondensators ähnelt der eines Buches, wird jedoch aufgrund der entgegengesetzten Richtung des magnetischen Flusses, der durch den durch ihn fließenden Strom erzeugt wird, aufgehoben, wodurch der Wert der Induktivität verringert wird und bessere Hochfrequenzeigenschaften erzielt werden . Diese Art von Kondensator hat im Allgemeinen eine quadratische Form zur einfachen Befestigung und kann auch das Maschinenvolumen entsprechend reduzieren.
Darüber hinaus gibt es einen gestapelten Hochfrequenz-Elektrolytkondensator mit vier Anschlüssen, der die Vorteile beider mit besseren Hochfrequenzeigenschaften kombiniert.
