Kondensatorcharakterisierung im EMV-Design von Schaltnetzteilen
Viele Elektronikentwickler sind sich der Rolle von Filterkondensatoren in der Stromversorgung bewusst, aber in derSchaltnetzteilAusgang mit Filterkondensator, und Industriefrequenzschaltungen sind nicht dieselben wie die in Industriefrequenzschaltungen ausgewählten Filterkondensatoren, die als Filter für gewöhnliche Elektrolytkondensatoren verwendet werden. Die Frequenz seiner pulsierenden Spannung beträgt nur 100 Hertz, die Lade- und Entladezeit liegt im Millisekundenbereich. Um einen kleineren Pulsationskoeffizienten zu erhalten, ist eine Kapazität von bis zu Hunderttausenden Mikrofarad erforderlich! Um einen kleinen Pulsationskoeffizienten zu erhalten, beträgt die erforderliche Kapazität bis zu Hunderttausenden Mikrofarad. Daher werden die allgemeinen Niederfrequenzkondensatoren mit gewöhnlichen Aluminium-Elektrolytkondensatoren hergestellt, und das Ziel besteht hauptsächlich darin, die Kapazität zu verbessern.
Bei Schaltreglern mit Elektrolytkondensatoren als Ausgangsfilter beträgt die Frequenz der Sägezahnspannung bis zu einigen zehn Kilohertz oder sogar einigen zehn Megahertz. Die Anforderungen an sie und ihre Niederfrequenzanwendungen sind unterschiedlich. Der Hauptindikator für die Qualität oder Schwäche ist nicht die Kapazität, sondern ihre Impedanz und ihre Frequenzeigenschaften. An den Schaltregler wird eine niedrige Impedanz innerhalb des Frequenzbands gestellt. Gleichzeitig muss die Stromversorgung aufgrund der Halbleiterbauelemente eine niedrige Impedanz aufweisen, da die Halbleiterbauelemente bei Betrieb Spitzenrauschen von bis zu einigen hundert Kilohertz erzeugen, aber auch eine gute Filterwirkung haben. Im Allgemeinen wird bei Niederfrequenzen mit gewöhnlichen Elektrolytkondensatoren im Bereich von etwa 10 Kilohertz die Impedanz induktiv, was den Anforderungen für die Verwendung mit Schaltnetzteilen nicht mehr gerecht wird.
Geregelte Schaltnetzteile bestehen aus speziellen Hochfrequenz-Elektrolytkondensatoren aus Aluminium. Sie haben einen vierpoligen Anschluss, wobei die beiden Enden des positiven Aluminiumstücks als positive Elektrode dienen und die beiden Enden des negativen Aluminiumstücks als negative Elektrode dienen. Geregelte Stromversorgung: Strom fließt vom positiven Ende des vierpoligen Kondensators durch das Innere des Kondensators und dann vom anderen positiven Ende zur Last; Strom fließt vom negativen Ende des Kondensators zurück zur Last und dann vom anderen negativen Ende zum negativen Ende der Stromversorgung.
Da der Vierpolkondensator gute Hochfrequenzeigenschaften besitzt, stellt er ein äußerst günstiges Mittel zur Reduzierung des pulsierenden Anteils der Ausgangsspannung sowie zur Unterdrückung von Schaltspitzengeräuschen dar.
Hochfrequenz-Aluminium-Elektrolytkondensatoren sind auch mehradrig und in mehrere kurze Abschnitte aus Aluminiumfolie unterteilt. Mehrere Bleifolien werden parallel geschaltet, um den Widerstandsanteil in der Kapazitätsimpedanz zu verringern. Gleichzeitig werden als Anschlussklemmen niederohmige Materialien und Schrauben verwendet, um die Widerstandsfähigkeit des Kondensators gegenüber hohen Strömen zu verbessern.
Gestapelte Kondensatoren werden auch als nichtinduktive Kondensatoren bezeichnet. Im Allgemeinen werden Elektrolytkondensatoren zu einem zylindrischen Kern gerollt, wodurch die äquivalente Serieninduktivität größer wird. Die Struktur von gestapelten Kondensatoren ähnelt der eines Stapels, bei dem der durch den Stromfluss erzeugte Fluss in entgegengesetzter Richtung aufgehoben wird, wodurch der Induktivitätswert verringert wird und die Hochfrequenzeigenschaften verbessert werden. Im Allgemeinen werden Kondensatoren quadratisch geformt, um die Befestigung zu erleichtern, sie können aber auch entsprechend verkleinert werden, um die Größe der Maschine zu berücksichtigen.
Darüber hinaus gibt es eine Kombination aus Vierpol- und laminierten Vierpol-Hochfrequenz-Elektrolytkondensatoren, welche die Vorteile beider vereint, wobei die Hochfrequenzeigenschaften besser sind.
