Apa tujuan dari dua kapasitor secara paralel?


56

Apa tujuan kedua kapasitor secara paralel di setiap sisi regulator dalam
rangkaian catu daya ini

masukkan deskripsi gambar di sini

Saya telah melihat setup serupa di sirkuit serupa lainnya dan dapat menebak bahwa itu terkait dengan satu yang tidak terpolarisasi, tapi saya tidak benar-benar mengerti apa yang terjadi di sana.


1
Saya pikir ini adalah pertanyaan yang sangat bagus ... Saya bisa melihat titik setiap tutup di sirkuit itu untuk yang 10uF. Apa gunanya memiliki 10uF di samping yang hampir identik pada 1uF? Apakah mereka bertujuan untuk menyaring frekuensi yang sangat spesifik? Bagi saya, akan jauh lebih masuk akal untuk memiliki 10uF dikombinasikan dengan 1nF atau serupa.
Lundin

3
pergi untuk jawaban sesingkat mungkin: "respons frekuensi berbeda"
JustJeff

6
@Lundin: Ini mungkin skema lama dari hari-hari di mana 10uF bahkan pada 5V memerlukan elektrolitik, yang memiliki ESR yang signifikan. Saat ini satu 0805 1uF keramik tepat di keluaran regulator akan baik-baik saja.
Olin Lathrop

13
Perhatikan bahwa "µ1" adalah 100nF, bukan 1μF.
JimmyB

Jawaban:


67

Ringkasan:

  • Kapasitor besar menangani riak frekuensi rendah dan kebisingan listrik dan perubahan beban keluaran utama.

  • Kapasitor kecil menangani kebisingan dan transien cepat.


Sirkuit itu menggunakan "berlebihan" dengan aplikasi itu tetapi berfungsi sebagai contoh OK.

Berikut ini adalah lembar data LM7805 yang khas

Dapat dilihat pada halaman 22 bahwa memiliki dua kapasitor di Vin abd dua di Vout belum tentu merupakan pengaturan standar, dan bahwa nilai kapasitor dalam rangkaian yang disediakan relatif besar.
Di bawah ini adalah fig22 dari datasheet.

masukkan deskripsi gambar di sini

Sirkuit Anda:

masukkan deskripsi gambar di sini

Kapasitor besar seperti 2200 uF bertindak sebagai "reservoir" untuk menyimpan energi dari DC kasar dari penyearah jembatan. Semakin besar kapasitor semakin sedikit riak dan semakin konstan DC. Ketika puncak arus besar ditarik, energi lonjakan yang dipasok kapasitor membantu regulator tidak melorot dalam output.

Bilah putih dan hitam pada simbol kapasitor menunjukkan bahwa itu adalah kapasitor "polar" - hanya bekerja dengan + dan - pada ujung yang dipilih.

Kapasitor seperti itu biasanya "kapasitor elektrolitik". Ini memiliki kemampuan yang baik untuk menyaring riak frekuensi rendah dan untuk menanggapi perubahan beban yang cukup cepat. Dengan sendirinya itu tidak cukup untuk melakukan seluruh pekerjaan karena tidak pandai menyaring kebisingan frekuensi yang lebih tinggi karena elektrolitik cenderung memiliki induktansi internal yang besar + resistansi seri internal yang relatif besar (ESR).

Kapasitor input kecil (di sini ditampilkan sebagai u1 = 0,1 uF) akan non-terpolarisasi dan biasanya saat ini akan menjadi kapasitor keramik multilayer dengan ESR rendah dan induktansi rendah yang memberikan respons frekuensi tinggi yang sangat baik dan kemampuan penyaringan noise. Dengan sendirinya itu tidak cukup untuk melakukan seluruh pekerjaan karena tidak dapat menyimpan energi yang cukup untuk menangani energi yang diperlukan untuk menyaring perubahan riak dan transien beban besar.

Hal yang sama berlaku secara umum pada kapasitor keluaran. C4 = 10 uF membantu untuk mensuplai perubahan beban kotor sehingga mengurangi beban dari regulator. Biasanya tidak dianggap perlu untuk memiliki lebih dari kapasitor yang sangat kecil di sini. Beberapa regulator modern membutuhkan kapasitor berukuran besar di sini untuk alasan stabilitas tetapi LM78xx tidak.

Di sini kapasitor keluaran kedua adalah 0,1 uF dan itu ada untuk menangani kebisingan frekuensi tinggi.

Perhatikan bahwa memiliki kapasitor besar pada output dapat menyebabkan masalah. Jika inputnya korsleting sehingga daya dilepas C4 akan dikeluarkan kembali melalui regulator.
Tergantung pada tegangan dan ukuran kapasitor, ini dapat menyebabkan kerusakan. Salah satu metode untuk mengatasi hal ini adalah dengan menyediakan dioda bias balik dari output regulator ke input regulator. Jika input regulator disingkat ke ground, kapasitor output akan keluar melalui dioda bias maju sekarang.


1
Jawaban yang bagus Saya ingin menambahkan bahwa kapasitor reservoir yang sangat besar dapat menyebabkan peningkatan kebisingan. Tepat waktu dioda akan semakin pendek namun jumlah daya yang sama ditransfer. Hal ini menyebabkan lonjakan arus pada transformator yang mulai memancarkan medan magnet yang bising. Lebih besar tidak selalu lebih baik di sini. Ini tidak mungkin menyebabkan masalah di sirkuit yang menggunakan regulator seri 78xx, mereka hanya tidak menggerakkan daya yang cukup biasanya.
Nils Pipenbrinck

@NilsPipenbrinck Poin bagus. Menambahkan resistor seri kecil antara transformator dan kapasitor ke-1 berfungsi untuk "menyebarkan" sudut konduksi, mengurangi puncak arus, mengurangi kebisingan dan membuat hidup lebih mudah untuk dioda. Mengatasi arus dioda bisa agak melelahkan, saya ingat (pernah melakukannya sebagai latihan sejak lama). Saat ini simulasi cukup mudah untuk membuat perhitungan tidak biasa.
Russell McMahon


13

Kapasitor terpolarisasi bernilai tinggi biasanya tidak memiliki karakteristik ideal pada frekuensi tinggi (misalnya induktansi signifikan), sehingga cukup umum untuk menambahkan kapasitor bernilai rendah secara paralel dalam situasi di mana Anda perlu khawatir tentang stabilitas pada frekuensi tinggi, seperti halnya dengan 78xx IC regulator seperti ini.


1

Ketika Anda berpikir tentang sinyal berisik pada output regulator, Anda harus menggunakan kapasitor berperingkat rendah ESR ( tantalum atau keramik ) karena mereka memiliki peredam kebisingan yang sangat baik. Tetapi itu juga tergantung pada regulator mana yang Anda gunakan.


-4

Sirkuit yang disebutkan dalam tautan yang Anda sebutkan dalam pertanyaan Anda adalah penyearah jembatan gelombang penuh .

Di sini, di sirkuit ini kapasitor bertindak sebagai filter. Yang menentang sinyal AC mengalir melalui atau muncul di terminal output. Perancang menggunakan berbagai kapasitor untuk memfilter sinyal untuk mendapatkan level DC yang diinginkan.

Di sini kapasitor digunakan di inoder regulator untuk mendapatkan stabilitas. Pada frekuensi tinggi perilaku kapasitor tidak stabil atau konstan. Jadi untuk mendapatkan stabilitas, perancang menggunakan kapasitor bernilai kecil di sepanjang kapasitor bernilai lebih tinggi.


11
Saya pikir mungkin Anda melewatkan inti pertanyaan - OP ingin tahu mengapa ada kapasitor bernilai tinggi secara paralel dengan kapasitor bernilai rendah di setiap sisi regulator.
Paul R
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.