Комментарии 31
поставить крест на идее поставить буферный конденсатор
В былые времена ... По питанию, кроме конденсатора ставили еще индуктивность. Правда с индуктивностями может быть сложнее чем с конденсаторами.
Приятно на хабре видеть статью с формулами.
А можно вас попросить добавить механику расчета всего того же, но с использованием в формуле ESR? То есть для высокотоковых случаев
UPD:
Про поставить крест - я не был бы так категоричен. Бывают же устройства, где объем корпуса не столь критичен. Туда можно хоть батарею конденсаторов поставить, если не жалко :)
Спасибо. Теперь понятно почему применяют разные типы конденсаторов танталовые, пленочные, электролитические и тд.
Вообще-то, если не общепринятым, то достаточно распространенным решением есть использование для защиты от провалов входного напряжения схемы с зарядом конденсатора до достаточно высокого напряжения. Ведь запасенная энергия растет пропорционально квадрату напряжения. Если в приведенном примере предположить, что буферный конденсатор заряжается до 40 В, то конденсатора 820 мкФ будет вполне достаточно. Размеры - 12.5 диаметр и 26.5 высота. Существуют интегральные решения для тех, кто посетует на сложность схемы в этом случае.
А это немного другие габариты.
Я как раз и привел габариты конденсатора на 50 В ))
Ну и схема питания реально усложняется.
Повторюсь, есть готовые решения. Например - смотреть, например, LTC3643.
Да, посмотрите картинку Crucial mx300 m2 версии. Там 22В заряд, Каждая емкость - 20мкФ
2 преобразователя — для заряда буферного конденсатора и питания схемы от него — добавляют пульсаций питания.
Вообще-то, если не общепринятым, то достаточно распространенным решением есть использование для защиты от провалов входного напряжения схемы с зарядом конденсатора до достаточно высокого напряжения. Ведь запасенная энергия растет пропорционально квадрату напряжения.
Схему надо рассматривать в комплексе. Если после нашего конденсатора стоит линейный стабилизатор, то расчеты будут уже другие с учетом роста потерь на стабилизаторе.
Если мы говорим, про сетевой AC-DC то, конечно, емкость лучше наращивать в высоковольтной части с некоторыми оговорками (см. ниже)
расчета всего того же, но с использованием в формуле ESR
Там не одна формула, а много т.к. ESR бывает не только вреден, но и полезен. Банальный пример - ограничение зарядного тока конденсаторов с помощью термистора или другими способами.
Вообще конденсатор в качестве нагрузки в верхнем пределе эквивалентен короткому замыканию. По этому при слишком больших емкостях возможно срабатывание защиты от КЗ/перегрузки или при его отсутствии выходу из строя источника. В спеках на микросхемы часто указана максимальная емкость нагрузки и не только из-за перегрузки.
Кроме этого высокие импульсные токи несут свои проблемы в виде помех, например.
Схему надо рассматривать в комплексе. Если после нашего конденсатора стоит линейный стабилизатор...
Упаси Вас Бог, кто же так делать-то будет? ))
Для примера, как можно сделать, предлагаю ознакомиться с LTC3643
Нет смысла морочиться с джоулями, достаточно знать "школьную" формулу заряда: C * dU = I * dt. Ток потребляемый прибором примерно константа, как и рабочее напряжение не скачет на порядки, за редкими случаями, вроде расчета конденсатора в первичной цепи импульсного источника питания, где dU меняется не на проценты, а в разы. Для инженерных расчётов (использование в выпрямителе, входной/выходной конденсатор линейного стабилизатора) сойдёт, и без лишних интегралов.
проще уложить в голове: понятен физический смысл
Физический смысл понятен в обоих случаях одинаково, только в одном случае сделано допущение, что нагрузка потребляет постоянный ток, а в другом - постоянную мощность.
Упаси Вас Бог, кто же так делать-то будет? ))
Во-первых, распространенная практика (с небольшими оговорками). Во-вторых, это просто пример того, что реакция нагрузки на повышение напряжения может быть разная.
Проще опираться не на энергию, а на ток и падение напряжения. Если мы знаем, что потребляемый ток I, а за полупериод dt напряжение не должно упасть ниже dU, то ёмкость конденсатора должна составить не менее C=dt*I/dU
q=dt*I=C*dU - это заряд
Пример расчета правильный (сам так делаю и всем советую), а вот вывод какой то, извините, странный. Допустим нам надо отдавать в импульсе те самый 400 Вт в течение 1 мс со скважностью 20 (то есть один импульс 1мс с периодом в 20 мс). Какие у нас варианты:
1) Полноценный ИП на 400 Вт (500Вт запасец то нужен). Будет отдавать 12 В 33 А с небольшим перерегулированием на импульсе (плюс минус 5% наверное где то вряд ли больше для современных БП, хотя бывают сюрпризы, особенно если с холостого хода наваливать сразу).
2) ИП на 25 Вт (запасец) плюс батарея конденсаторов нууу... 2200 мкФ 16 В х 10 шт. опять таки с запасом на старение и 20% емкости (смысла брать 25 В для электролитических конденсаторов я не вижу). Будет проваливаться на 1,5 В не считая ESR. Если возьмем конденсаторы с ESR 15...20 мОм, то где то 50...100 мВ, ну плюс плата провода и прочие паразиты, будем считать что суммарно 2 В провала максимум.
Идем на маузер, смотрим:
ИП 500 Вт имеет габарит 130х86х43 мм и стоит ~100 евро.
ИП 25 Вт имеет габарит 76х50х24 мм и стоит ~15 Евро + 10 конденсаторов 2200 мкФ 16 В ESR=15 мОм, габаритом 10х25 мм каждый, ценой ~1 евро каждый. Можно сложить на платку габаритом ну 30х60х30 например. Правда не точно, что этот ИП на такую батарею вообще включится, тут есть тонкость, надо смотреть внимательно. И обязательно ИП должен уметь работать в режиме ограничения тока (или мощности), они почти все умеют, но тоже важно смотреть. Если выключится - ничего хорошего не получится.
Итого имеем: 100 евро/450 куб.см. vs 25 евро/150 куб. см.
Согласитесь, уже не звучит как поставить крест? (Хотя нюансов тут много, если есть евро и объем - то лучше поставить 500 Вт источник, тут согласен, но иногда все эти цифры умножаются на 100, а то и на 1000, там хочешь не хочешь, а идешь на компромисс).
У вас, вероятно, перепутались в голове моя статья, и та, на которую я дал ссылку в самом начале текста. Если имеет место импульсное потребление, и стоит выбор "ставить источник по максимуму, или нормальные конденсаторы", то второй вариант, разумеется, имеет смысл.
Не, я просто не очень понял вывода, что на накопительном конденсаторе надо поставить крест, и использовал цифры из Вашей статьи (20 Вт источник питания и 400 Вт нагрузки в течение 1 мс) чтобы показать, что это не совсем так. Подход с разработкой специализированного источника питания, как в первой статье, мне и самому ближе, но при ограниченных временных и финансовых ресурсах, использование стандартного ИП с конденсаторным накопителем на выходе вполне имеет право на жизнь.
Накопитель энергии (в простейшем случае - конденсатор) ставится в общем случае ближе к импульсной нагрузке. При чем тут вообще блок питания не очень понятно.
Наверное, в каких-то случаях целесообразно объединять накопитель энергии и блок питания, но это скорее исключения. Уж точно нет смысла использовать импульсный БП на 5% номинала.
На велик после динамки ставил диодный мост и полный бардачек конденсаторов навыковярных на помойке.
Магнитофон играл 2 секунды после остановки
Есть еще нюанс с буферными конденсаторами и нестабильной нагрузкой: при отсутствии дополнительной стабилизации после буферного конденсатора, можем получить неприятный сюрприз из-за очевидной способности конденсатора в отсутствие нагрузки или ее незначительности заряжаться до максимальной величины напряжения в цепи (мы же нестабильные или пульсирующие источники рассматриваем). Это напряжение может оказаться существенно выше рабочего - не все виды нагрузки выдержат такое издевательство.
Про буферные конденсаторы