Wozu dienen zwei Kondensatoren parallel?

Zusammenfassung:

• Große Kondensatoren verarbeiten niederfrequente Welligkeit und Netzrauschen sowie größere Änderungen der Ausgangslast.

• Kleine Kondensatoren verarbeiten Rauschen und schnelle Transienten.

Diese Schaltung verwendet "Overkill" mit dieser Anwendung, dient aber als OK-Beispiel.

Hier ist ein typisches LM7805-Datenblatt

Auf Seite 22 ist ersichtlich, dass es nicht unbedingt eine Standardanordnung ist, zwei Kondensatoren bei Vin und zwei bei Vout zu haben, und dass die Kondensatorwerte in der versorgten Schaltung relativ groß sind.
Unten ist fig22 aus dem Datenblatt.

Deine Schaltung:

Ein großer Kondensator wie der 2200 uF fungiert als "Reservoir", um Energie aus dem rauen Gleichstrom aus dem Brückengleichrichter zu speichern. Je größer der Kondensator, desto weniger Welligkeit und desto konstanter der Gleichstrom. Wenn große Stromspitzen gezogen werden, hilft die vom Kondensator gelieferte Stoßenergie dem Regler, den Ausgang nicht einzusacken.

Die weißen und schwarzen Balken auf dem Kondensatorsymbol zeigen, dass es sich um einen "polaren" Kondensator handelt - er funktioniert nur mit + und - an den ausgewählten Enden.

Solche Kondensatoren sind üblicherweise "Elektrolytkondensatoren". Diese haben eine gute Fähigkeit, niederfrequente Welligkeit herauszufiltern und auf relativ schnelle Laständerungen zu reagieren. An sich reicht es nicht aus, um die ganze Arbeit zu erledigen, da es nicht gut darin ist, hochfrequentes Rauschen zu filtern, da Elektrolyte dazu neigen, eine große innere Induktivität + einen großen (relativ) inneren Serienwiderstand (ESR) zu haben.

Der kleine Eingangskondensator (hier als u1 = 0,1 uF dargestellt) ist nicht polarisiert und ist heutzutage normalerweise ein Mehrschicht-Keramikkondensator mit niedrigem ESR und niedriger Induktivität, was ihm einen hervorragenden Hochfrequenzgang und Rauschfilterfähigkeiten verleiht. Es allein reicht nicht aus, um die ganze Arbeit zu erledigen, da es nicht genug Energie speichern kann, um mit der Energie fertig zu werden, die zum Herausfiltern von Welligkeitsänderungen und großen Lasttransienten erforderlich ist.

Dasselbe gilt allgemein für die Ausgangskondensatoren. C4 = 10 uF hilft, grobe Laständerungen zu liefern, wodurch der Regler etwas entlastet wird. Es wird normalerweise nicht als notwendig erachtet, hier mehr als einen sehr kleinen Kondensator zu haben. Einige moderne Regler benötigen hier aus Stabilitätsgründen einen größeren Kondensator, der LM78xx jedoch nicht.

Hier hat der zweite Ausgangskondensator 0,1 uF und ist dazu da, mit hochfrequentem Rauschen fertig zu werden.

Beachten Sie, dass ein großer Kondensator am Ausgang Probleme verursachen kann. Wenn der Eingang kurzgeschlossen wird, so dass die Stromversorgung unterbrochen wird, entlädt sich C4 über den Regler zurück.
Je nach Spannung und Kondensatorgröße kann dies zu Schäden führen. Eine Methode, damit umzugehen, besteht darin, eine üblicherweise in Sperrichtung vorgespannte Diode vom Reglerausgang zum Reglereingang vorzusehen. Wenn der Reglereingang mit Masse kurzgeschlossen wird, entlädt sich der Ausgangskondensator über die jetzt in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode.

Hinzugefügt: Nils notiert:

Ein sehr großer Speicherkondensator kann zu erhöhtem Rauschen führen. Die Einschaltdauer der Dioden würde kürzer werden, aber es wird die gleiche Leistung übertragen. Dies verursacht Stromspitzen im Transformator, die beginnen, ein verrauschtes Magnetfeld auszustrahlen. Größer ist hier nicht immer besser. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass es Probleme in Schaltkreisen verursacht, die die Regler der 78xx-Serie verwenden, sie bewegen normalerweise einfach nicht genug Leistung.

Guter Punkt. Das Hinzufügen eines kleinen Vorwiderstands zwischen Transformator und 1. Kondensator dient dazu, den Leitungswinkel zu "streuen", Stromspitzen zu reduzieren, Rauschen zu reduzieren und den Dioden das Leben zu erleichtern. Das Ausarbeiten des Diodenstroms kann etwas anstrengend sein, wie ich mich erinnere (ich habe es vor langer Zeit als Übung gemacht). Heutzutage ist eine Simulation einfach genug, um die Berechnung ungewöhnlich zu machen.

Hochwertige polarisierte Kondensatoren haben normalerweise keine idealen Eigenschaften bei hohen Frequenzen (z. B. erhebliche Induktivität), daher ist es ziemlich üblich, in Situationen, in denen Sie sich um die Stabilität bei hohen Frequenzen Sorgen machen müssen, einen Kondensator mit niedrigem Wert parallel hinzuzufügen, wie dies bei 78xx der Fall ist Regler-ICs wie diese.

Wenn Sie an ein verrauschtes Signal am Reglerausgang denken, müssen Sie Kondensatoren mit niedrigem ESR ( Tantal oder Keramik ) verwenden, da sie eine sehr gute Rauschunterdrückung haben. Aber das hängt auch davon ab, welchen Regler Sie verwenden.

Die in dem Link erwähnte Schaltung, die Sie in Ihrer Frage erwähnt haben, ist ein Vollwellen-Brückengleichrichter .

Hier in dieser Schaltung wirken die Kondensatoren als Filter. Was dem AC-Signal entgegenwirkt, durchzufließen oder am Ausgangsanschluss zu erscheinen. Der Designer verwendete verschiedene Kondensatoren, um das Signal zu filtern, um den gewünschten DC-Pegel zu erhalten.

Hier werden die Kondensatoren über Regler inoder verwendet, um Stabilität zu erhalten. Bei hohen Frequenzen war das Verhalten der Kondensatoren nicht stabil oder konstant. Um die Stabilität zu erreichen, verwendete der Designer die Kondensatoren mit kleinem Wert zusammen mit den Kondensatoren mit höherem Wert.