3、使用铝电解电容滤波 还是先来计算一番 铝电解电容的ESR比较大,所以纹波主要由ESR决定,因此我们忽略容量的影响。 输入滤波电容ESR 即输入滤波电容的ESR如果控制在46mΩ,那么输入纹波电压可以控制在30mV 输出滤波电容ESR 即输出滤波电容的ESR如果控制在16mΩ,那么能将输出纹波电压控制在50mV 如果我们使用常规的Low ESR铝电解电容,比如Leon的VZH系列 可以看到,满足输入46mΩ的电容容量非常大,都到了1500uF以上。满足输出16mΩ的滤波电容都没有。 所以说,常规的铝电解电容用在开关电源上面滤波,效果是比较差的,纹波很难控制得比较低。 不过,也有一种电容叫做固态铝电解电容,已经是在广泛使用的。 假定我们现在选用尼吉康的PCF系列铝固态电解电容。 可以看到,33uF的可以大致是可以满足输入纹波要求,330uF大致是可以满足输出的纹波要求得。 从官网上面下载这330uF电容的spice文件(PCF1A331MCL4GS),接到输出端滤波(输入就不看了),同时加了2个100nF的电容,构建仿真电路图。 仿真结果如下: 可以看到,不算毛刺纹波不高,但是毛刺振荡非常明显,加了2个100nF滤波也只能控制在300mV左右。 现在讨论不算毛刺的纹波也没有意义了,因为去不掉,我们肯定是看总的输出噪声是300mV,这个有点大。 这个原因应该是固态电容的等效串联电感太大,我比较了一下这个电容和前面的47uF陶瓷电容的spice文件,确实是固态电容的电感更大的。 所以,总的来说,不论是铝电解电容,还是固态电容,都是没有陶瓷电容好的,这也是为什么很多dcdc芯片手册都推荐使用陶瓷电容滤波的原因吧。 当然,也不是说铝电解电容不能用,因为我举的例子负载电流达到了1.667A的,这个算是比较大的,如果负载电流减小到三分之一,输出纹波(包括毛刺振荡)噪声也降低了,如下图,降低到了110mV左右,纹波要求不严格的话也可以用了。 这里有一个使用电解电容滤波,输出振荡很严重的例子,有兴趣可以看看,我觉得他如果将铝电解换成陶瓷电容滤波,可能会改善很多。 小结 这文章字数破纪录了,1w多,我也不想如此,只不过之前还是有同志们说有点难懂,我只能写一句解释一下,不好文字说明的地方就画图,图片也60多张了吧,最后就这样臭长臭长了。 所以总结的第1点就是:有点累。 第2点就是,推导公式确实可以加深对boost的理解,对各处的信号都能了如指掌,这对我们设计boost还是很有用的,特别是出现问题的时候,自然而然都能想到改怎么分析。 第3点就是,计算公式与真实值是有较大差距的 推导的公式,是基于boost的基本拓扑来的,这跟实际使用还是有较大的区别。 其中最大的一点就是,没有公式来计算毛刺(高频振荡),而很多时候,毛刺占输出波动最主要的部分。 所以公式仅仅只能作为参考,更重要的是,我们要对各种基本器件有一个较深的了解,比如我文章举例的陶瓷电容,铝电解电容,固态电容,这三种器件极大的影响了最终的结果,如果只是浮于表面,遇到问题只能东试试,西试试吧,能不能搞定就看运气了。 |