So finden Sie den richtigen Glättungskondensator für die Gleichrichterschaltung

Meine Methode zur Berechnung von C Bulk für AC-Gleichrichter basiert auf der Energiespeicherung, die erforderlich ist, um einen Ausfall zu verhindern, wenn der AC-Eingang für 1 Zyklus bei maximaler Last abschaltet.

Das typische Design auf Seite 1 Ihrer IC-Spezifikation zeigt einen Cin = 680 uF für 12 V bis 5 V bei 5 A.

Mal sehen, wie nah ich dem empfohlenen Design komme.

Abbildung 23 zeigt auch, dass der Ripple-Nennstrom für den typischen Bulk-E-Cap einen größeren Ripple-Nennstrom haben muss, damit größere Cap-Werte den Stromstößen standhalten. Der RMS-Nennstrom eines Kondensators wird durch die Strommenge bestimmt, die erforderlich ist, um die Innentemperatur um etwa 10 °C über eine Umgebungstemperatur von 105 °C zu erhöhen. Dies ist NICHT der Wert, den Sie im Design verwenden möchten, sondern die maximale Nennleistung, für die Kondensatoren für eine Lebensdauer von oft 1500 Stunden bei Nenntemperatur ausgelegt sind. Niedrigerer ESR, höherer Welligkeitsstrom, aber kleinere C-Werte sind erwünscht. Dann kann die Brummspannung in der Kappe weiter reduziert werden, indem der Schaltungs-ESR zum Kappen-ESR hinzugefügt wird.

Bei einer niedrigeren Eingangsspannung ist jedoch ein höherer Durchschnittsstrom erforderlich, um eine konstante DC-Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten. Bei der Auswahl des E-Caps sind also viele kritische Kompromisse abzuwägen, und der falsche bedeutet schlechte Zuverlässigkeit und Effizienz aufgrund der insgesamt auftretenden Verluste.

Berechnungen

Bei Verwendung von 50 Hz für einen Zyklus = 20 ms. Ihre angegebene Ausgangsleistung war 5 V * 1,4 A = 7 W und der empfohlene Wirkungsgrad war 80 %. Also die benötigte Energie = E= P*t/80%= 180 mJ

Die 24-VAC-Brücke kann 35 V ohne Last und etwa 24 V im Durchschnitt mit viel Welligkeit erzeugen. Wenn wir also diese hohe Welligkeit verwenden,$E=1/2CV^2=180mJ$daher$C=180mJ*2/24^2=625 uF$

Hm ziemlich nah.

Nächster ESR- oder Ripple-Strom. (Effektivwert) Ich verwende den gleichen Wert wie Gleichstrom als erwarteter Wert (aber kein harter Start). Um die Belastung beim Aufheizen der Kappe zu verringern, werde ich hoffentlich aus Gründen der Zuverlässigkeit der Kappe einen Leistungs-SMD-Widerstand von etwa 0,1 Ohm in diese Kappe einfügen, ohne an anderer Stelle Verluste zu verursachen. Wählen Sie dann eine Kappe mit einem ESR-Wert von 10 mOhm, damit sie sich nicht stark erwärmt. Dies führt zu einem ESR * C = 0,01 * 680 uF = 6,8 us, von dem ich weiß, dass es in niedrigen ESR-Kappen erreichbar ist. (<10us)

Meine Empfehlung lautet also 625 uF oder 680 uF, 10 mOhm + Rs = 100 mOhm in Reihe.

Da der LM2596 ein Schaltregler ist, ist der Eingangsstrom viel niedriger als der Ausgangsstrom. Unter der Annahme eines Eingangs von mindestens 24 VDC und einer Effizienz von 83 % wäre der Eingangsstrom für einen 2-A-Ausgang bei 5 V 2/(24/5)*1/0,83 = 0,5 A. Unter Verwendung Ihrer Formel beträgt die erforderliche Kapazität dann 0,5 * 8,3 * 1000 = 4.150 uF.

Wenn mehr Welligkeit akzeptabel ist, würde eine kleinere Kapazität ausreichen. Sie haben etwa 10 V „Headroom“, bevor die Spannung unter 24 V fällt, und noch mehr, bevor sie sich der Dropout-Spannung des Reglers nähert. Für 10V Restwelligkeit braucht man laut Formel nur ~415uF.

Es gibt jedoch noch einen weiteren Grund für die Verwendung einer höheren Kapazität – Netzunterbrechungen und -ausfälle. Auch wenn es unter normalen Umständen mit einer Welligkeit von bis zu 20 V gut funktionieren könnte, könnten ein paar niedrige Spannungen oder fehlende Netzzyklen dazu führen, dass die Kondensatorspannung zu stark abfällt, was zu mysteriösen Störungen im mit Strom versorgten Gerät führt. Eine höhere Kapazität hält die Spannung länger hoch, um kurzzeitige Netzspannungsabfälle auszugleichen.