Ich entwerfe ein DC-Labornetzteil; Die Spannungsregelschaltung sieht so aus:
Ich entwickle die Stückliste Komponente für Komponente und spezifizieren als Nächstes den Kondensator in der Rückkopplungsschleife für den Operationsverstärker, C1 in diesem Schaltplan.
Während ich die Auswahl spezifischer Komponenten durchgehe, habe ich ein neues Verständnis für die Vielfalt der verfügbaren Kondensatoren und die relative Komplexität dessen entwickelt, was ich ursprünglich für einen ziemlich einfachen Komponententyp hielt. Mein Verweilen bei dieser speziellen Komponente dient also sowohl der Lernmöglichkeit, die sie bietet, als auch dem Wunsch, das richtige Element für diesen speziellen Fall auszuwählen.
Mein PCB ist, wo immer möglich, SMD, und ich bin geneigt zu glauben, dass ein 0805 X7R der Gartensorte die Arbeit gut machen würde. Ich habe jedoch gelernt, dass sie je nach beispielsweise der angelegten Spannung überraschendes Verhalten aufweisen können, und wollte daher die Perspektive erfahrener Designer einholen.
Das Design der Rückkopplungsschleife selbst war bei weitem die größte Zeitinvestition in die Schaltung insgesamt. Ich musste meine neblige Erinnerung an Bodyplots, Übertragungsfunktionen, Angaben zu Operationsverstärkern usw. auffrischen. Und ich brauchte einige Versuche, um es so richtig hinzubekommen (und zu verstehen, warum es damals funktionierte :). Ich neige also zu der Annahme, dass die Kapazität irgendwo im Gesamten kritisch ist, wenn dies der Fall ist.
Meine Frage lautet also: Ist eine normale oberflächenmontierte Keramikkappe die richtige Wahl für die Verwendung in dieser Rückkopplungsschleife? Oder sollte ich etwas Ausgefalleneres denken, wie vielleicht einen Filmkondensator irgendeiner Art?
DC-Bias-Effekte wurden bereits festgestellt ( hierzu gibt es einen ausgezeichneten Anwendungshinweis von Murata). Dieser Link scheint defekt zu sein; diese FAQ-Seite kann von Nutzen sein.
C0G, obwohl geringfügig teurer, bringt andere Dinge auf den Tisch, und in einer Rückkopplungsschleife wie Ihrer (ich entwerfe gerade einige in einer interessanten Anwendung, die ein paar hundert Volt schaltet, die eine lineare Rampe erfordert), möchte ich eine haben Teil, der über Vorspannung, Zeit und Temperatur auf seiner Nennkapazität bleibt.
C0G: Kein DC-Bias-Effekt bei den meisten Herstellern (hat mit dem verwendeten Material zu tun). Dies gilt definitiv für AVX, Murata und Johnson.
Keine Kondensatoralterung
Tempco <= 30 ppm: Dies ist wichtig, wenn sich das Netzteil stark aufheizt.
Vergleichen Sie das mit X7R und Sie werden feststellen, dass C0G in einem Regelkreis die beste Wahl in einer Keramik ist. Ich würde normalerweise kein besseres Teil als das verwenden müssen.
Ich verwende tatsächlich ein 1nF C0G, 50V, 5%, 0603-Teil von AVX (aber alle üblichen Verdächtigen haben sie).
Die Gefahr bei einigen Keramikkondensatoren besteht darin, dass sie mit steigender Spannung und steigender Temperatur an Kapazität verlieren. Einige unter Bedingungen innerhalb der T- und V-Nennwerte des Datenblatts können auf 25 % ihrer Nennkapazität abfallen. Das Schlimmste ist der sehr hohe Wert, also >1uF-Kapseln in kleinen Paketen, wo man sie ansieht und denkt: „Wie zum Teufel haben sie all diese Kapazität hineingestopft ? Die Antwort ist, andere Kompromisse beim dielektrischen Material einzugehen.
In dieser C1-Position verwendet, würde ein Verlust von etwas C dazu führen, dass sich die Unterbrechungsfrequenz dieses RC von Ihrem Design von 340 Hz nach oben bewegt. Wenn Ihr Stabilitätsspielraum so klein ist, dass Sie eine hohe Präzision für diese Zeitkonstante benötigen, schlage ich vor, dass Sie Ihren Spielraum verbessern.
Ich erinnere mich nicht, welche Temperatur- und Spannungsspezifikationen wie X7R unterspezifiziert sind, aber da Sie diese Frage für Ihre Ausbildung gestellt haben, ist das in Ordnung. Ich werde Sie einfach warnen, und Sie können nach Informationen suchen. Sie müssen tief graben. Ich werde nicht sagen, dass die Hersteller versuchen, dieses Zeug zu verstecken, aber sie machen es sicher nicht leicht, es zu finden. Sie müssen wahrscheinlich eher in den Datenblättern des Materials als in den Datenblättern des Kondensators nachsehen.
Zu den Hauptmaterialien gehören
NP0 - sehr stabil, aber nur sehr niedrige Werte. Möglicherweise finden Sie darin ein 1nF.
X7R - +/- 15% erwarten, geht nur bis Mittelwerte
X5R und Y5R - evtl. -75% unter bestimmten Bedingungen, lesen Sie die Datenblätter für den spezifischen Kondensatorwert, Verpackung (ja, sogar die Verpackung), Spannung, Hersteller und Material sehr vorsichtig.
Halten Sie Ihre maximale Spannung deutlich unter der Nennspannung. Bei 1nF X7R solltest du keine Probleme haben.
Der Typ ist nicht kritisch, solange er Ihren Toleranzanforderungen entspricht.
Beachten Sie, dass Keramik (nicht sicher, ob sie so klein erhältlich ist) >> 20 % (bis 50 % oder mehr) ihrer Kapazität verliert, wenn die angelegte Spannung ihren Nennwert erreicht. Um dies zu vermeiden, können Sie eine Kappe verwenden, die für eine höhere Spannung ausgelegt ist, als Sie benötigen.
Besteht in Ihrer Schaltung die Möglichkeit, dass Ihr Ausgang ungeregelt wird, wenn Ihre + und - 15-V-Versorgung nicht richtig anliegt? Der 1k schaltet Q1 ein, erfordert jedoch, dass der Operationsverstärker ihn ausschaltet ...
Andi aka
mager