Как рассчитать номинал конденсатора (Фарад и напряжение) с учетом импульсного тока, длительности импульса и максимально допустимого падения напряжения?

У меня есть электронный компонент со следующими характеристиками:

Operating voltage: 4.5V
Peak operating current: 2000mA for 600uS every 4000uS.

Устройство может выдерживать падение напряжения 400mVдо пикового значения тока.

Я хочу использовать конденсатор (расположенный рядом с компонентом) для обеспечения всех требований к пиковому рабочему току, чтобы импульсный ток не должен был протекать от основного источника к компоненту. Кроме того, это даст мне возможность использовать источник с более низким выходным током вместо источника, способного выдерживать пиковые требования по току.

Предположим, что ESR конденсатора равно <= 0.1 ohm. Как найти оптимальную емкость и номинальное напряжение конденсатора?

[Я ищу теоретический ответ, я добавлю немного запаса при фактическом выборе компонента.]

@Brian Drummond Определение проблемы не лишено смысла, если только вы не предполагаете что-то. Устройство работает в разных режимах. Большую часть времени устройство находится в режиме ожидания. В то время он потребляет 200 мА среднего тока. В моменты активности потребление подскакивает до 2А 600 мкс плюс каждые 4000 мкс. Средний ток на этом этапе другой и я его здесь не указывал (но при необходимости его можно рассчитать по приведенным данным). В любом случае средний ток потребления на холостом ходу здесь не требуется. Так что я удалю это, чтобы избежать путаницы.
Это проясняет: вам нужно обслуживать только пики. Удалим предыдущий комментарий.

Ответы (1)

Разряд конденсатора через источник постоянного тока

По ссылке вы можете получить уравнение для постоянного тока через конденсатор. Это позволяет предположить наихудшую характеристику в 2 ампера для всего 600 мкс.

Предполагая, что вы можете практически полностью зарядить конденсатор в выключенном состоянии (рабочий цикл 15%).

в ( т ) "=" 1 С я т + в ( 0 ) .

С "=" я т в ( т ) − в ( т 0 )

Подставив свои цифры, не принимая во внимание ESR 0,1 Ом, вы должны получить 0,003F. Имейте в виду, что ток отрицательный, так как вы его разряжаете. С ESR 0,1 Ом, потребляющим 200 мВ напряжения и предполагая, что напряжение питания составляет всего 4,5 В, у вас останется только 200 мВ для игры. Подключив 4,5–4,3 В, вам потребуется 0,006F.

Если вы не хотите наихудшего случая для резистивной нагрузки и вместо этого хотите использовать что-то более точное, чтобы сэкономить на затратах на ограничение, вы можете использовать уравнение RC: В ( т ) "=" В 0 ( е − т / р С ) При этом вам придется интегрировать его, а затем решить для C. Для R вы должны использовать 4,5 В / 2 ампера, что, как вы подразумеваете, было вашим максимальным током.

Кроме того, исходный вопрос спрашивает, какое напряжение должно быть у конденсатора. Хороший дизайн должен быть оценен на 25-50% выше ожидаемого. Таким образом, оно должно быть оценено от ~ 5,6 В до 6,75 В.

Что с СОЭ? 2A через 0,1 Ом составляет 200 мВ, что составляет половину вашего допустимого дельта-V.
Хороший вопрос, я обновлю ответ, чтобы приспособиться к этому.
Использование экспоненциального затухания RC для расчета емкости конденсатора в этом случае не даст большого запаса по сравнению с простым предположением о постоянных 2 А, поскольку при 4,1 В ток все равно будет составлять около 91% от того, что было при 4,5 В. В случаях, когда провал напряжения невелик по сравнению с рабочим напряжением, обычно можно предположить постоянный ток и очень близко подойти к истинному ответу с гораздо меньшим количеством математических вычислений. В этом случае дополнительная математика позволит купить конденсатор примерно на 5% меньше.
Как рассчитать номинал конденсатора (Фарад и напряжение) с учетом импульсного тока, длительности импульса и максимально допустимого падения напряжения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v