¿Cuándo necesito capacitores separados MLCC (entrada) y AL-ELEC (en masa) en mi diseño SMPS?

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He estado estudiando la especificación de la capacitancia de entrada para los convertidores de conmutación. Tengo un pregunta relacionada aquí que proporciona más antecedentes.

En mi investigación sobre el tema que encontré Nota de aplicación de TI SLTA055 - febrero de 2006 y un artículo contribuido por EE Times que describe un enfoque similar para el diseño de capacitancia de entrada para convertidores Buck.

La esencia es esta:

  • Necesita dos tipos de capacitores, capacitores de entrada (valor grande MLCC) y capacitores a granel (AL-ELEC en la mayoría de los casos).
  • Los capacitores de entrada proporcionan (gran parte de) la corriente durante cada período de "encendido / conducción", lo que reduce la fluctuación de la tensión de entrada a aproximadamente 75 mV p-p. La función principal de los capacitores a granel es suministrar corriente durante un paso de corriente de carga (hasta que la inductancia de suministro permita que la corriente de suministro se ponga al día).
  • La reducción del voltaje de ondulación de entrada es importante porque, de lo contrario, la ondulación actual en los capacitores a granel es demasiado alta y se calientan debido a su mayor ESR.

Ahora, la capacidad en los MLCC de los que estamos hablando aquí no es trivial, 84µF (implementado como 4x22µF) en el ejemplo que recorrieron.

Esto me parece un enfoque asombroso para mí, y las matemáticas y todo parecen ir mejorando, pero encuentro unos pocos MLCC de gran valor en mi contenedor de chatarra porque no parece que ninguno de los diseñadores de mi elección e-Scrap siga esto lógica.

Entonces, mi pregunta es: "¿Cuándo necesitaré (o quizás quiera) usar MLCC de alto valor para capacitancia de entrada separada en un diseño SMPS?"

Las respuestas a una pregunta relacionada que encontré en el sitio parecen indicar "Sí, es una gran idea, pero nadie lo hace porque cuesta un dinero extra". ¿O quizás fue cierto en 2006 cuando se escribieron estos artículos pero la tecnología de condensadores electrolíticos ha mejorado desde entonces? Otra idea que tuve fue que la mayor parte de mi energía desechada está fuera de línea, y tal vez no sea necesaria o no funcione cuando el voltaje conmutado esté cerca de los 200 V. El único lugar donde encontré algunos MLCC de alto valor es en un antiguo enrutador de Cisco que parecía tener algunos circuitos de suministro de punto de carga (POL).

    
pregunta scanny

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Mis preferidos capacitores de entrada para circuitos SMPS son cerámicos (X7R); en general, eso es suficiente para la mayoría de los diseños, pero depende de la corriente de carga hasta cierto punto (porque determina el tamaño de la corriente que se toma de la entrada durante la conmutación).

Siempre especifico los dispositivos X7R con Vin * 2 como voltaje nominal, ya que eso me da cierta confianza de que permanecerán dentro del 20% de su valor nominal en el tiempo y la temperatura.

No me gusta usar tántalos secos por varias razones; Son propensos a fallar simplemente debido al reflujo incluso cuando es correcto reducidas y con una fuente de baja impedancia (que es lo que debería ser la entrada de alimentación a una fuente de modo de conmutación) pueden convertirse en espectacularmente pirotécnica . Además, tienen efectivamente una capacitancia de cero por encima de quizás 400kHz (muy por debajo de la tasa de transición de los interruptores en los dispositivos) Suministro de SMPS).

Cuandousomúltiplescapacitoresdeentrada,hagounpequeño'mini-plano'paralosladosdepotenciayretornoparaasegurarquelasrutasdebajainductanciaseanlasquelosdispositivoscerámicospuedanresponderalavelocidadalaqueoperanlastransicionesdelinterruptor.

Losdispositivosdealuminiosepuedenusarcomounafuentemasiva,peroestándisponiblessoloparatransicioneslentas.

Usodispositivosdealuminiopara aplicaciones actuales (aunque estoy evaluando tecnologías diferentes para el futuro).

Mi respuesta a la pregunta es:

¿Cuándo no utilizaré condensadores de cerámica en la entrada de una fuente de alimentación de modo conmutado ?

    
respondido por el Peter Smith