Festlegen des Kondensatorwerts für meine Schaltung

Ich habe eine Stromquelle, die 1A bei 5V liefert. Ich benutze einen Schaltregler, der 1,3 A bei 3,3 V liefert. Die Last erfordert einen Burst von 2A, ohne die Spannung über ihr für alle 47 Minuten für alle 477 als 3,2 V zu reduzieren. Der normale Betriebspunkt beträgt 500 mA bei 3,3 V. Ich möchte einen Kondensator verwenden, um diesen zusätzlichen Strom für die erforderliche Dauer bereitzustellen, ohne die Spannung zu verringern. Wie wählt man den richtigen Kondensatorwert mit niedrigem ESR?

power-supply capacitor switch-mode-power-supply decoupling-capacitor Ankit
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Wie lauten die Leitungs- und Lastregelung am 3,3-V-Regler?

Ignacio Vazquez-Abrams

Antworten:

Sie beginnen mit

Q. = C. V.

$Q = CV$ und unterscheiden beide Seiten,

\frac{d Q.}{d t} = C. \frac{d V.}{d t}

$\dfrac{dQ}{dt}= C\dfrac{dV}{dt}$ , die dargestellt werden kann durch

ich = C. \frac{d V.}{d t}

$I = C \dfrac{dV}{dt}$ , Variablen neu anordnen, die Sie erhalten

\frac{ich}{\frac{Δ V.}{Δ t}} = C.

$\dfrac{I}{\frac{\Delta{V}}{\Delta{t}}} = C$

Verwenden Sie Ihre Werte von oben,

\frac{2 [EIN]]}{\frac{(3.3 - - 3.2) [V.]]}{477 [u s]]}} = 9.54 [m F.]]

$\dfrac{2 [A]}{\frac{(3.3 - 3.2)[V]}{477 [us]}} = 9.54 [mF]$

Platzhalter
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Danke für die Antwort. Können Sie bitte auch die Widerstandsberechnungen angeben (es würde einen kleinen Widerstand in Reihe geben). Ich möchte, dass der Kondensator nur zusätzlichen Strom liefert. Der Regler liefert weiterhin normalen Betriebsstrom.

Ankit

Sie haben dort Ihren Dezimalpunkt aus den Augen verloren. Die Zeit ist 477 us (nicht 0,477 us), was die Antwort 9,54 mF (nicht uF) ergibt.

Dave Tweed

@Ankit Der ESR ist hauptsächlich für Heizungsberechnungen wichtig, aber Sie pulsieren alle 5 Minuten, sodass dies in Ordnung sein sollte. Wenn der ESR groß ist, frisst er sich in Ihren 100-mV-Abfall (30 mOhm * 2 A = 60). Wählen Sie also Kappen mit ESR im einstelligen mOhm-Bereich und skalieren Sie den Kondensator etwas nach oben. Da es Toleranzprobleme bei den Kappen gibt, würde ich sagen, dass die Größe 2X über dem Wert oder besser liegt.

Platzhalter

Die großen Kondensatorwerte sind ein Hinweis darauf, dass dies möglicherweise nicht der beste Weg ist, um das Problem zu lösen.

Wenn Sie den 3,3-V-Regler so bewerten können, dass er 2 A für kurze Impulse liefert, können Sie die Reservoirkondensatoren vor dem Regler platzieren, wo die Spannungsstabilität weniger wichtig ist.

Ein anderer Ansatz besteht darin, ähnliche Berechnungen für einen Speicherkondensator auf der 5-V-Schiene zu verwenden, damit die Spannung während des Stromimpulses möglicherweise um 0,5 V durchhängt. Dies ermöglicht einen kleineren Kondensator. Die 5-V-Versorgung begrenzt kurzzeitig den Strom bis zum Ende des Impulses und lädt dann den Kondensator wieder auf 5 V auf.

Achten Sie jedoch darauf, dass dies keine Probleme für andere empfindliche Schaltkreise an der 5-V-Versorgung verursacht.

Brian Drummond
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Und stellen Sie sicher, dass die Last- und Netzregelung am 3,3-V-Regler die Spannung hoch genug hält, während der Laststrom zunimmt und die Netzspannung abnimmt.

Ignacio Vazquez-Abrams

Vielen Dank. Ich werde nur mit diesem Ansatz gehen. Die Kondensatorwerte liegen nahe bei 500 uF.

Ankit

Wenn der Regler zu langsam ist, um im Intervall von 477 usec einen signifikanten Strom zu liefern (was unwahrscheinlich erscheint) und Sie den gesamten zusätzlichen 2A-Strom mit weniger als 100 mV Abfall benötigen, können Sie leicht berechnen, dass die Kappe bei etwa 12.000 uF liegen muss, was 20 mV für den Strom zulässt Kappenimpedanz (10 m Ohm bei 2A).

Zwei parallele 8200uF-Kappen wie EEU-FC1A822L ergeben 16.400uF mit einer Impedanz von 8 m Ohm.

Spehro Pefhany
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Der Regler kann den erforderlichen Strom nur liefern, wenn ich die Eingangsquelle verwende, die bei 5 V mehr Strom als etwa 1,5 A liefert, während meine Quelle 1 A bei 5 V liefert. Können Sie bitte die Berechnungen zur Verfügung stellen?

Ankit

Was bedeutet der 1.3A dann? Ich gehe davon aus, dass es am Ausgang keine 2,5 A liefern kann.

Spehro Pefhany

Es kann liefern. Die Ausgangsleistung kann nicht größer als die Eingangsleistung sein. Da die Eingangsleistung (5V * 1A) beträgt, muss die Ausgangsleistung geringer sein. Mit einem Wirkungsgrad von rund 86% beträgt der Ausgangsstrom 1,3 A bei 3,3 V

Ankit

Es bedeutet, dass Sie vor dem Regler einen Kondensator benötigen, um ihn für eine halbe Millisekunde mit ausreichend Strom zu versorgen (ich bin mir ziemlich sicher, dass der 3,3-V-Regler so lange 2A verarbeiten kann).

Ignacio Vazquez-Abrams

@Ankit: Es sieht so aus, als ob Sie Probleme mit dem Einschaltstrom haben werden. Die große 10-12 mF-Kappe sieht beim Entladen wie ein Kurzschluss aus. Wenn Sie das System einschalten, werden für kurze Zeit erheblich mehr als 1,3 A in den Kondensator eingespeist. Wie geht Ihr Regler mit einem Überstrom um? Hmm ... Wenn es den Einschaltstrom bewältigen kann, kann es vielleicht auch den Ausgangsimpuls verarbeiten?

Bitsmack