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电源中电容选择并不是越大、越多越好

零是起源 来源:零是起源 作者:零是起源 2022-11-25 08:59 次阅读

在不计成本的情况下,有些刚学电子的同学可能认为:电容选越大的越好,这样滤波效果好;并联多个更好,这样总的ESR值越小。

案例1:

但实际并不是这样的,在如下的开关电源中,放置过大的输出电容,会造成上电瞬间或下电瞬间,电源芯片SW处输出电流过大,这个脉冲电流可能会超出芯片本身可以承受的输出电流或者超过电感的饱和电流。这样就存在风险,但这个并不是不可预防的,在开发期间的硬件测试可以将这些指标测试出来并得以修正。

poYBAGN_X7iAJM4xAAER5ZSKsAI691.png

如下是我们调试后测得满足要求的电流波形,瞬间电流不大。

pYYBAGN_X76ANehhAAEUh-UewEc361.png

如下是整改前的电路(输出后多加了几个10uF电容)和测得的SW上电瞬间电流。

poYBAGN_X9yALsORAATDdfyF9qo617.png

可以看到整改前后瞬间脉冲电流差了一倍多。造成这个问题的原因就在于电容的储能特性,在电压突变时,电容需要维持住当前的电压,那么功率是守恒的,电压瞬间不变化(变化小),电流就会瞬间变大。电容容值越大,稳压效果越好,电流会越大。(当然这个和电容的充放电有很大关系,电容在没有充满电的时候,相当于短路的)。

案例2:

在如下电源方案中,3V3SW和5V0SW是给音频g功放芯片供电,3.3V由DCDC电源产生和5V0SW由MOS管切换供电,两者开关受控于同一个控制信号。设计原意要要5V和3V3同时上电(或者DCDC电源芯片有软启动,3V3比5V后上)满足功放芯片上电时序。

poYBAGN_X_KALQXEAAJUMHAAP-E726.png

但是在实际测试中却发现5V比3V3还要后上电,导致时序不满足。这就非常奇怪了,按照设计原理不应该有这样的结果。

poYBAGN_YAOAHum7AAQczwnOBqQ268.png

后来排查发现是MOS管开关电路中GS中间的电容放置过大导致,电容容值大,造成充电时间长,延迟了MOS管的开通,造成了此问题。

对于电容来说,充电电流I =C*dV/dt 。假设充电电流是一定值,需要到达的电压是确定的(5V)。那么电容值越大,充电时间就会越长。

pYYBAGN_YBmAJzjgAAFJ79w7VeA468.png

通过以上两个案例,可以看出电容选择并不是越大、越多越好。具体怎样适当还是根据实际测试结果来选择。测试结果很好,就不用调整了。

审核编辑:汤梓红

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