Egy kósza tápfesz, naná, hogy 100 mikro és 100 nanó, ugye? De mi van, ha nem fogadjuk el feltétel nélkül a megszokott dolgokat, és jobban a mélyére nézünk? Kétkedni mindig megéri.

Az van, hogy annyira általános, hogy nem is vizsgálja felül halandó ember a 100μ/100n párost egy egyszerű tápfesz kérdésében. Pedig érdemes lett volna, ugyanis egyáltalán nem ez a leginkább költséghatékony megoldás.

A kondenzátor szerepe alapvetően a szűrés és a nagyáramú meglepetések kiszolgálása. A kapcsolóüzemű tápegységek be- és kimenetén különösen nagy szerepet kap a zajszűrésében és a stabil működésében. A 100µ elektrolitkondenzátor az alacsony frekvenciájú ingadozásokat szűri, míg egy 100n kerámia kondi a magas (csakhogy a túl magas) frekvenciás zajokat csökkenti.

Tisztázzuk, most az általános tápfesz ágakról beszélek, magas frekvenciákon – gondolok itt a 10 MHz-es határra – szükség van persze a 100 nanóra. Hogy példát hozzak, a végfok kollektorkörét igenis azzal szűrjük, no de ott nem is látsz 100μ-t mellette, én pedig a tápfesz párosról beszélek. Nyilván azokban a rendszerekben, ahol nagyon fontos a szűrés – egyes mikrovezérlők – pedig már összetettebb a feladat.

A sima +Ut után azonban az 1 mikrós kerámia kondenzátor alkalmazása a 100µ mellé hatékonyabb, mivel lefedi a közepes frekvenciákat is, amelyeknél a 100n kevésbé hatékony. Ez különösen fontos a gyors terhelésváltozásoknál. A 100µ + 1µ kombináció tehát kiegyensúlyozottabb szűrést biztosít, stabilabb kimeneti feszültséget eredményezve, miközben csökkenti a ripple-t – azaz a lineáris és kapcsoló üzemű tápegységek kimeneti feszültségének nem kívánt ingadozását, a kimeneti feszültségben jelen lévő AC komponens. Az 1μ-val felépített elrendezés szélesebb frekvenciatartományban javítja az áramkör viselkedését, és optimálisabb megoldást nyújt érzékeny alkalmazásoknál.

Ha már itt tartunk. Párhuzamos 100n valójában nem is a gondos szűrés miatt terjedt el a táprendszerekben, mint kötelező elem. Elmagyarázom.

A kondenzátorok alacsony ESR (Equivalent Series Resistance) értéke kulcsszerepet játszik a kapcsolóüzemű tápegységek stabil működésében.

Az ekvivalens soros ellenállás a kondenzátor egyik kulcsfontosságú jellemzője. Ez egy képzeletbeli, frekvenciafüggő ellenállás, amely azt írja le, hogy mennyi veszteség jelentkezik a kondenzátor belső anyagában és csatlakozásain keresztül az AC jel áthaladása során. Az ESR értékét általában ohmban adják meg.

A kerámia kondenzátorok ESR-je alacsony, néhány milliohm, ezért kiválóak nagyfrekvenciás zajok szűrésére. Az átlagos alumínium elkók magasabb ESR-je több száz milliohmtól néhány ohmig terjed, viszont nagyobb kapacitást biztosítanak. A kimondottan Low-ESR elektrolitkondenzátorok már speciálisan kapcsolóüzemű tápegységekhez lettek tervezve, alacsony, tipikusan 0,05–0,3 Ω értékekkel. Ezek alapszíne zöldes, és/vagy a feliratuk jellemzően arany.

Szóval magas ESR esetén nagyobb ripple, instabilitás vagy hőtermelés léphet fel. Ez problémás lehet, különösen gyors terhelésváltozásoknál. Az ESR csökkentésére hatékony megoldás a párhuzamosan kötött kerámia kondenzátor.

Az elektrolitkondenzátorok természetükből adódóan nagy kapacitást biztosítanak, magasabb ESR-rel rendelkeznek. A kerámia kondi szintén természetéből adódó alacsony ESR-je kompenzálja ezt, gyors reakciót biztosítva a nagyfrekvenciás zajokra és tranziensekre. Ez az elrendezés javítja a ripple csökkentését, miközben persze szélesebb frekvenciatartományt is fed le.

Szóval ha legközelebb kondenzátort tervezel az áramköröd tápfeszére, gondolj arra, hogy 100n helyett a pont ugyanannyiba kerülő, ugyanolyan méretekben kapható 1μ bizony jobb választás általános áramkörökben.

Egyébként ezek tükrében kicsit jobban körbenézve azt kell látni, hogy az írásjeleik miatt radar alatt lévő orosz elektronikák nem is használnak általános kapcsolásokban 100 nanós kondikat, náluk nagyon is következetesen az 1μ a természetes.

Tehát a szabály: nem nagyfrekvenciás berendezésekben – főleg stab- vagy dc-dc konverteres kockánál – 100μ mellé kerámia 1μ, nagyfrekis cuccok ágaiban továbbra is a jó öreg 100n kell a kanyarokba.