並列の2つのコンデンサの目的は何ですか?


56

この電源回路のレギュレーターの両側に並列にある2つのコンデンサーの目的は何ですか

ここに画像の説明を入力してください

私は他の同様の回路で同様のセットアップを見てきましたが、それは極性化されたものとそうでないものに関連していると推測できますが、そこで何が起こっているのか本当に分かりません。


1
これは非常に良い質問だと思います...その回路のすべての上限のポイントは、10uFの上限を除いてわかります。1uFのほぼ同じものの隣に10uFを置くことのポイントは何でしょうか?彼らは非常に特定の周波数を除外することを目指していますか?私にとっては、10uFと1nFなどを組み合わせた方がはるかに理にかなっています。
ランディン

3
「異なる周波数応答」:可能な限り短い答えのために行く
JustJeff

6
@Lundin:これはおそらく、5Vでも10uFで電解液が必要であり、かなりのESRを持っていた時代の古い回路図です。今日では、レギュレータの出力を横切る単一の0805 1uFセラミックで十分です。
オリンラスロップ

13
「µ1」は1µFではなく100nFであることに注意してください。
JimmyB

回答:


67

概要:

  • 大きなコンデンサは、低周波リップルと電源ノイズ、および主要な出力負荷の変化を処理します。

  • 小さなコンデンサはノイズと高速過渡現象を処理します。


その回路は、そのアプリケーションで「過剰」を使用しますが、OKの例として機能します。

典型的なLM7805データシートはこちら

22ページで、Vinに2個のコンデンサ、Voutに2個のコンデンサを持つことは必ずしも標準的な配置ではなく、供給される回路のコンデンサ値は比較的大きいことがわかります。
以下はデータシートのfig22です。

ここに画像の説明を入力してください

あなたの回路:

ここに画像の説明を入力してください

2200 uFのような大きなコンデンサーは、ブリッジ整流器からの大まかなDCからのエネルギーを保存する「リザーバー」として機能します。コンデンサが大きいほどリップルが少なくなり、DCが一定になります。大きな電流ピークが引き出されると、コンデンサから供給されるサージエネルギーにより、レギュレータの出力が低下することがなくなります。

コンデンサシンボルの白と黒のバーは、「極性」コンデンサであることを示しています。選択された端で+と-でのみ機能します。

このようなコンデンサは、通常「電解コンデンサ」です。これらは、低周波リップルを除去し、適度に速い負荷変化に対応する優れた能力を備えています。電解は大きな内部インダクタンス+大きな(比較的)内部直列抵抗(ESR)を持つ傾向があるため、高周波ノイズをフィルタリングするのは得策ではないため、それだけでは十分ではありません。

小さい入力コンデンサ(ここではu1 = 0.1 uFと表示)は無極性で、通常は低ESRと低インダクタンスの積層セラミックコンデンサで、優れた高周波応答とノイズフィルタリング機能を提供します。リップルの変化と大きな負荷過渡現象を除去するために必要なエネルギーを処理するのに十分なエネルギーを保存できないため、単独ではジョブ全体を実行するだけでは十分ではありません。

同じことが一般的には出力コンデンサにも当てはまります。C4 = 10 uFは、総負荷の変化に対応するのに役立ち、レギュレーターからいくらかの負荷を取り除きます。通常、ここに非常に小さなコンデンサ以上のものを用意する必要はありません。いくつかの最新のレギュレータは、安定性の理由でここに大きなコンデンサを必要としますが、LM78xxは必要ありません。

ここで、2番目の出力コンデンサは0.1 uFであり、高周波ノイズに対処するためにあります。

出力に大きなコンデンサがあると問題が発生する可能性があることに注意してください。入力が短絡して電力が除去された場合、C4はレギュレータを介して放電します。
電圧とコンデンサのサイズによっては、これが損傷の原因になる場合があります。これに対処する1つの方法は、通常はレギュレータ出力からレギュレータ入力に逆バイアスのダイオードを提供することです。レギュレータの入力がグランドに短絡すると、出力コンデンサは、順方向にバイアスされたダイオードを介して放電します。


1
素晴らしい答え。非常に大きなリザーバコンデンサはノイズの増加につながる可能性があることを付け加えます。ダイオードのオン時間は短くなりますが、同じ量の電力が転送されます。これにより、トランスに電流スパイクが発生し、ノイズの多い磁場を放射し始めます。ここで大きいほど良いとは限りません。ただし、78xxシリーズレギュレータを使用する回路で問題が発生することはほとんどありませんが、通常は十分な電力を移動しません。
ニルスピペンブリンク

@NilsPipenbrinck良い点。トランスと1番目のコンデンサの間に小さな直列抵抗を追加すると、導通角が「広がり」、電流ピークが減少し、ノイズが減少し、ダイオードの寿命が短くなります。ダイオード電流を計算することは、私が思い出すように思えます(かなり前に練習として行っていました)。今日、シミュレーションは計算が異常になるほど簡単です。
ラッセルマクマホン

v

13

通常、高値の分極コンデンサは高周波数で理想的な特性を持たないため(たとえば、大きなインダクタンス)、78xxの場合のように、高周波数での安定性を心配する必要がある状況で低値のコンデンサを並列に追加することはかなり一般的ですこのようなレギュレータIC。


1

レギュレータ出力でノイズの多い信号を考えている場合、ノイズ抑制が非常に優れているため、低ESR定格(タンタルまたはセラミック)のコンデンサを使用する必要があります。しかし、それは使用しているレギュレーターにも依存します。


-4

質問で言及したリンクに記載されている回路は、全波ブリッジ整流器です。

この回路では、コンデンサがフィルターとして機能します。AC信号に逆流するか、出力端子に現れるか。設計者は、目的のDCレベルを得るために信号をフィルタリングするためにさまざまなコンデンサを使用しました。

ここでは、安定性を得るために、コンデンサーがレギュレーターのイノダー全体で使用されています。高周波では、コンデンサの動作は安定または一定ではありませんでした。そのため、設計者は安定性を確保するために、値の小さいコンデンサと値の大きいコンデンサを使用しました。


11
質問のポイントを見逃したのではないかと思います。OPは、レギュレータの両側にある高容量のコンデンサと低容量のコンデンサが並列に接続されている理由を知りたいと考えています。
ポールR
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.