Konkrét példák – Párhuzamos kondenzátorok
Mielőtt megvizsgálnánk néhány tápegységet, nézzük meg, miként alakul az eredő impedanciája több, egymással párhuzamosan kapcsolt kondenzátornak, ugyanis ún. puffer- vagy hidegítőkondenzátorokat (decoupling capacitor) szinte minden tápvonalon alkalmaznak! Egy kondenzátor egyszerű helyettesítőrajzát a 3. ábrán láthatjuk. Számunkra most a soros ellenállás (ESR) és a soros induktivitás (ESL) érdekesek, melyek leginkább a hozzávezetések és a fegyverzetek ellenállásából és induktivitásából tevődnek össze.
3. ábra. Kondenzátor helyettesítő képe. ESR: soros ellenállás, ESL: soros induktivitás. Az Rleakage a szivárgást jelképezi, leginkább csak alumínium elektrolitkondenzátoroknál kell vele számolni (Wikipedia)
A 4. ábra egy kondenzátor impedanciamenetét mutatja: nagyobb frekvenciák felé csökken az impedancia, mígnem eléri a soros ellenállás értékét, majd közel innentől a soros induktivitás dominál.
4. ábra. Egy kondenzátor impedanciamenete: színessel az egyes komponensek járuléka látható, míg feketével az eredő impedancia (Wikipedia)
Most vegyük szemügyre több különböző típusú és értékű kondenzátor impedanciamenetét az 5. ábrán! Láthatjuk, hogy nagyobb frekvenciákhoz kisebb értékű kondenzátort érdemes választani (ez minden alkalmazásra igaz, nem csak a tápegységgel kapcsolatosakra), valamint azt is, hogy a kerámiakondenzátorok soros ellenállása lényegesen kisebb, mint az elektrolitkondenzátoroké. Az ábra csupán tájékoztató jellegű, a konkrét típusokkal kapcsolatban az adatlapok adnak felvilágosítást.
5. ábra. Különböző kondenzátorok impedanciamenete: magasabb frekvenciákhoz kisebb értékű kondenzátort válasszunk! (MLCC: multi layer chip ceramic, vagyis kerámiakondenzátor) (Wikipedia)
A 6. ábra mutatja, miként alakul az eredő impedancia több kondenzátor párhuzamos kapcsolása esetén. Egyben azt is láthatjuk, hogy a fizikailag kisebb méretű kondenzátorok soros induktivitása kisebb.
6. ábra. Három különböző értékű és méretű SMD-kondenzátor impedanciamenete, valamint a párhuzamos eredőjüké. Kék: 1 uF 0805, zöld: 100 nF 0603, piros: 10 nF 0402, sárga: párhuzamos eredő (forrás)
A tápvezetékek induktivitása miatt nagyfrekvenciás hidegítőkondenzátort lokálisan mindenképpen alkalmaznunk kell, éppen ezért a tápegységünk kimeneti impedanciáját nagyfrekvencián a hidegítőkondenzátorok határozzák meg. Tápegységet tervezni igazán DC-re és a hangfrekvenciás tartományra kell. (Bár a hidegítés is igényel némi tervezést, erről az első részben volt szó.)
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
