Determinación de los condensadores de desacoplamiento del enlace de CC del puente H

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Estoy tratando de determinar el desacoplamiento óptimo del enlace de CC para un amplificador de puente completo de clase D.

Parámetros:

  • carga de altavoces de 8 ohmios
  • Frecuencia PWM = 300 kHz, 40 ns de tiempo de subida.
  • Ciclo de trabajo máximo = 90%
  • Voltaje del bus de CC = 50V
  • Ipeak = (50 V / 8 ohm) * 90% = 5.625 A
  • Voltaje de ondulación deseado = 0.5% o 250 mV

La fórmula que encontré para calcular la capacitancia en masa requerida es:

C > = (Ipeak * Tperiod * Max duty cycle) / Vripple = 67.49 µF.

Y el condensador ESR debe estar por debajo de Vripple / Ipeak = 44 mOhm.

¿Qué tipo (s) de condensador serían más rentables? Los condensadores cerámicos 4x 22 µF SMD son costosos a estos voltajes. Los condensadores electrolíticos probablemente son demasiado lentos para manejar las altas frecuencias armónicas de los bordes de onda cuadrada. ¿Una combinación de electrolítico y cerámica tal vez? ¿Cómo determinar la cantidad de capacitancia cerámica que se agrega?

En el caso de los electrolíticos, ¿cómo calculo la corriente de ondulación a través de los condensadores para determinar la clasificación de corriente de ondulación requerida?

    
pregunta Unimportant

3 respuestas

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Una forma de estimar es permitiendo cierta ondulación de dV y tomando el tiempo T / 2 en la ecuación CV = It. De esta manera puede ver cuánta energía puede proporcionar el capacitor dado que la fuente no puede proporcionar nada en un tiempo razonable.

    
respondido por el Gregory Kornblum
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De mayor importancia es la inductancia del bucle. No quieres resonancia a la velocidad de corte.

Además, debe incluirse una ESL alta (incluidas la inductancia y el cableado y la inductancia de PCB y la inductancia de los capacitores de derivación + VDD y -VDD)

    
respondido por el analogsystemsrf
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Este es un intento de responder parte de mi propia pregunta:

  

¿Cómo calculo la corriente de ondulación a través de los condensadores para determinar la clasificación de corriente de ondulación requerida?

Para calcular la corriente de rizado del capacitor para un ciclo de servicio D dado, [0, 1], primero determinamos el voltaje en la carga calculando el voltaje en cada lado del puente y restando uno del otro: 

Uload = (Uin * D) - (Uin * (1 - D))

Luego determine la corriente a través de la carga: 

Iload = Uload / Rload

Dado que los inductores de filtro están en serie con la carga, la corriente promedio del inductor es igual a la corriente de carga.

Encienda la carga: 

Pload = Uload * Iload

Esta potencia es la potencia constante suministrada por la fuente de alimentación para el ciclo de trabajo dado, por lo que la corriente suministrada por la fuente de alimentación es: 

Iin = Pload / Uin

La diferencia entre la corriente suministrada por la fuente de alimentación y la corriente de carga / inducción debe ser suministrada por el (los) condensador (es), durante la parte activa del período: 

Icap-active = Iin - Iload

Durante la parte libre del período, el inductor devuelve parte de la energía que tenía almacenada en el (los) condensador (es). Como la corriente a través de un inductor no puede cambiar instantáneamente, la corriente devuelta por el inductor es igual a Iload. Así que el condensador se recarga por la suma de Iin y Iload durante la marcha libre: 

Icap-freewheel = Iin + Iload

La ondulación de la corriente resultante es una onda cuadrada, necesitamos determinar el valor RMS que es importante para los condensadores electrolíticos: 

Icap-rms = √((Icap-active² * D) + (Icap-freewheel² * (1 - D)))

Ejemplo para Uin = 50V, Rload = 8ohm, 80% de ciclo de trabajo (D = 0.8): 

Uload = (50V * 0.8) - (50V * 0.2) = 30V
Iload = 30V / 8 ohm = 3.75A
Pload = 30V * 3.75A = 112.5W
Iin = 112.5W / 50V = 2.25A
Icap-active = 2.25A - 3.75A = -1.5A 
Icap-freewheel = 2.25A + 3.75A = 6A
Icap-rms = √(1.8 + 7.2) = 3A

Haga que una computadora haga todo el trabajo para cada ciclo de trabajo en pasos de 1% y obtendrá algo como esto, desde el cual puede determinar fácilmente los picos:

    
respondido por el Unimportant

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