LC-фильтр перед импульсным стабилизатором Опции

[Alt.F4]

Добрый день.
Столкнулся с проблемой. Не могу понять, какие процессы будут происходить в цепи, когда нагрузка импульсная с частотой 500кГц и потреблением 2А.
Когда Rн будет приближаться к бесконечности, на дросселе возникнет ЭДС 100В. За 2мкс конденсатор (100мкФ) их сгладит по идее.
Но выходит, когда нагрузка начнет снова потреблять свои 2А, отдавать ее будет тот-же конденсатор, т.к. дроссель медленно наращивает через себя ток.
Насколько правильно я понимаю работу этой схемы?
Спасибо.


Сообщение отредактировал Alt.F4 - Jun 10 2011, 14:45

[sinc_func]

Если объяснять по народному
Тут в первом приближении прямоугольная переменная компонента тока будет проходить через
конденсатор а постоянная компонента пойдет через индуктивность.
Их сумма и даст тот самый меандр тока на нагрузке
Поскольку частота среза в данном фильтре (это примерно F=1/(2*pi*sqrt(L*C)) около 2 кГц, а рабочая частота
-это 500 кГц доля пульсаций напряжения на конденсаторе и доля пульсаций тока в индуктивности будет небольшой.

Их можно оценить через соотношение импедансов емкости и индуктивности на рабочей частоте.

А для точного расчета будет требоваться ESR конденсатора и возможно уточнение эквивалентной модели индуктивности

(что кстати может круто ухудшить ситуацию - например в случае алюминиевого электролитического конденсатора)

[Microwatt]

Еще хуже - отсутствие конденсатора на входе, перед индуктивностью.
Вы промоделируйте два конденсатора по 47мкФ и дроссель в 10 раз меньше. Увидите разницу.
Ну и 500кГц... не многовато ли натощак? Если уж так необходимо, то придется точно вместо электролитов ставить керамику микрофарад в 5-10.

[Alt.F4]

Т.е. получается конденсатор может очень долго заряжаться из-за внутреннего ESR?
В таком случае ставлю исключительно керамику.
Как правильно рассчитать необходимую емкость? Подойдет ли для этого формула С = I * dt / dU ?
Спасибо.
з.ы. с моделированием проблемы...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Jun 10 2011, 17:04

[Microwatt]

Т.е. получается конденсатор может очень долго заряжаться из-за внутреннего ESR?
В таком случае ставлю исключительно керамику.
Как правильно рассчитать необходимую емкость? Подойдет ли для этого формула С = I * dt / dU ?
Спасибо.
з.ы. с моделированием проблемы...

не, сложные тут дифуравнения ни к чему, это решается букварным выражением заряда -разряда емкости через сопротивление "е в степени..." и вычисляется логарифмированием. Но все это оценочного характера упражнения.
И сами конденсаторы могут иметь несколько не то сопроотивление и разводка по меди - индуктивно-активное.
Реальные пульсации лучше посмотреть в железе. Модель тоже иногда дает хороший результат, если тщательно составлена, со всеми паразитными параметрами .

[Alt.F4]

Я тут прикинул, может отказаться от дросселя?
Думал его ставить для ограничения импульсного тока через конденсатор.
Никак не могу найти какой Irms может пропустить через себя керамический кондер...

[Microwatt]

Я тут прикинул, может отказаться от дросселя?
Думал его ставить для ограничения импульсного тока через конденсатор.
Никак не могу найти какой Irms может пропустить через себя керамический кондер...

Не, если подгонять задачку под простой ответ, то вряд ли что получится. Стабилизатор просто не будет работать без входного фильтра.

[Alt.F4]

Как это без фильтра не будет работать?
Стабилизатор понижающий, фильтр хочу ставить для защиты от мощных импульсных помех.
Что можете подсказать по поводу максимального тока керамического конденсатора?
Спасибо.

[Microwatt]

А вот так это - не будет и все. В железе увидите.
Пропускать 500кГц по длинным проводам плохо. Возле самого стабилизатора будут большие провалы напряжения, возможно, даже очень большие резонансы.
Мощные импульсные помехи? А откуда они? Это бортсеть автомобиля? Так таким фильтром Вы их не подавите. У них длительность большая. сапрессор нужен.

[=AK=]

Стабилизатор понижающий, фильтр хочу ставить для защиты от мощных импульсных помех.

Он как раз для этого и предназначен: для защиты внешнего оборудования от источника мощных помех, каковым является ваш импульсный регулятор.

Что можете подсказать по поводу максимального тока керамического конденсатора?

Максимальный импульсный ток через любой кондер натуральным образом ограничен отношением напряжения (которое не превышает предельно-допустимого напряжения) к внутреннемy сопротивлению. И если даташит не оговаривает дополнительных ограничений, то именнo нa данную величину и ориентируйтесь.

[Alt.F4]

А вот так это - не будет и все. В железе увидите.
Пропускать 500кГц по длинным проводам плохо. Возле самого стабилизатора будут большие провалы напряжения, возможно, даже очень большие резонансы.

Так ведь работает. По идее и одного конденсатора достаточно.

Мощные импульсные помехи? А откуда они? Это бортсеть автомобиля? Так таким фильтром Вы их не подавите. У них длительность большая. сапрессор нужен.

Супрессор стоит в схеме первого поста.

Так по идее тогда дроссель и не нужен. В случае чего все сгладит TVS-диод, а пока он закрыт будет работать керамика. Я прав?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Jun 12 2011, 11:54

[Alexashka]

Нормальная схема, дроссель мона оставить, не повредит, только еще добавить предохранитель, чтобы он совместно с TVS обеспечивал полную защиту- разрыв цепи при длительном превышении напряжения.
Вообще расчеты подобного плана обычно приводятся в даташитах на DC/DC, скажем для 500кгц достаточно емкости 22мкф: dU=dQ/C=i*dt/c=2*1e-6/22e-6=0.1v -т.е пульсации будут 0,1В. Дроссель всего-лишь сгладит импульсы тока от этих 0,1В. При бросках тока нагрузки будут выбросы, они должны обрезаться TVS, но будут и провалы, они будут определятся добротностью LCR контура. Нужно чтобы она была не намного больше 1.
Т.е при индуктивности 100мкГ и сопротивлении источника (плюс сопротивление индуктивности) =0,2Ом нужна емкость как минимум 1000мкФ. Можно уменьшить индуктивность или увеличить сопрот.источника, во втором случае возрастут потери. Короче симулировать надо, это проще и наглядней всего

[Alt.F4]

Нормальная схема, дроссель мона оставить, не повредит.

Много места на печатке надо выделить.
А если можно обойтись без него, то зачем лишние затраты?
з.ы. входной емкости добавлю по даташиту на стабилизатор.

[Microwatt]

Можно все повыбрасывать. тогда и печатка не нужна.
Но тогда нужно придумать как без стабилизатора вообще обойтись.

[Alt.F4]

Смотрю раздел Automotive на сайте TI, нигде не вижу чтобы было требование на наличие входного дросселя у импульсных стабилизаторов.

Нашел на форуме пост, где приведена схема, работающая годами и без дросселя.
Только не понял, зачем последовательно включили диод?

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Jun 12 2011, 17:14