Apakah ada kerugian menggunakan kapasitor smoothing yang lebih besar dari yang dibutuhkan?

Saya bekerja dengan regulator tegangan DC berdaya rendah. Saya sudah mengetahui rumus untuk menghitung ukuran kapasitor smoothing. Ini bisa menjadi proses berulang pengujian satu ukuran dengan ruang lingkup dan kemudian menggunakan ukuran yang lebih besar atau menambahkan lebih sampai ruang lingkup menunjukkan tingkat riak dan kebisingan yang dapat diterima (sangat rendah).

Selain biaya kapasitor, apakah ada pengorbanan untuk mengumpulkan (banyak) dan hanya menggunakan kapasitor yang sangat besar daripada mencoba mengkalibrasi ukuran untuk "cukup" tetapi tidak lebih dari itu?

Sejauh caps pergi, ada dua persyaratan yang bersaing: jangka panjang (riak) dan sesaat (spike). Elektrolitik besar dapat memberi Anda yang pertama tetapi tidak yang terakhir. Secara umum Anda memparalelkan elektrolit besar Anda dengan 0,1uF yang lebih kecil yang mampu memasok lonjakan seketika itu sementara elektrolit bekerja. Atau 0,1uF mungkin untuk decoupling lokal untuk menstabilkan regulator itu. Jika kapasitor yang ditentukan sebenarnya 0,1uF atau lebih kecil, maka maksud kapasitor adalah untuk memasok sejumlah kecil muatan dengan sangat cepat. Jangan ganti ini dengan elektrolitik yang lebih besar - itu pasti kasus di mana yang lebih besar lebih buruk tidak lebih baik.

Melewati itu, Anda harus memberi tahu kami jenis regulator yang Anda hadapi. Jika itu hanya regulator linier dasar maka itu tidak terlalu penting. Jika Anda memiliki regulator switching, kapasitor akan mempengaruhi frekuensi resonansi switcher, jadi berhati-hatilah di sana.

Kapasitor smoothing lebih besar dari minimum pada output transformator dan penyearah akan memberi Anda riak yang lebih rendah, yang merupakan nilai tambah. Ini merupakan nilai tambah kecil, karena bahkan menggandakan ukuran kapasitor hanya akan (secara kasar) membagi dua riak. Apa pun hilir kapasitor besar akan perlu memiliki Power Rejection Ratio (PSRR) yang signifikan untuk mengatasi riak. Ada cara yang lebih murah untuk meningkatkan ini dengan faktor dua dari dua kali lipat ukuran Big Filtering Capacitor (BFC).

Kelemahan dari BFC yang lebih besar adalah ia akan menarik pulsa arus yang lebih besar dan lebih pendek dari transformator dan penyearah input.

Ini dapat menyebabkan sejumlah masalah, meskipun sebagian besar kecil, atau dapat dikurangi.

a) Generasi interferensi elektromagnetik yang lebih tinggi, karena pulsa arus yang lebih besar, dan arus yang lebih tinggi dimatikan dalam dioda.

b) Dioda dan transformator yang sedikit lebih panas, karena arus RMS yang lebih besar.

c) Faktor daya input yang lebih buruk.

Mengendus induktansi di suatu tempat dalam pasokan (input AC, induktansi kebocoran transformator, pasca transformator atau pos dioda) akan mengurangi besarnya dan memperpanjang panjang pulsa penyearah, meningkatkan semua hal di atas.

Catatan: interpretasi saya tentang pos OP adalah kita berbicara tentang kapasitor pada output regulator tegangan, beberapa posting lain tampaknya menganggap penanya berbicara tentang kapasitor pada penyearah.

Kelemahan utama dari kapasitor yang lebih besar adalah bahwa saklar pada waktu naik dan matikan waktu jatuh akan lebih besar. Itu berarti lebih banyak tekanan pada regulator selama startup dan dalam kasus-kasus ekstrim bahkan dapat menyebabkan shutdown yang berlebihan dari regulator. Ini juga dapat menyebabkan masalah pada beban yang tidak menangani undervoltage dengan sangat baik.

Karena itu saya tidak berpikir ada gunanya mencoba mengatur ukuran kapasitor seperti itu. Dalam kebanyakan kasus, membiarkan margin yang besar (faktor 2 atau lebih) atas apa yang Anda pikir Anda butuhkan tidak akan menjadi masalah.

Dari Andy akas komentar:

Jika persediaan yang Anda gunakan memiliki persyaratan kapasitor output spesifik , maka pastikan Anda mengikutinya. Untuk semua jenis regulator linked (LDO) ini, biasanya hanya ada kapasitansi minimum. (cari datasheet untuk ESR).

Jika Anda menggunakan regulator mode sakelar, maka kapasitor keluaran (pada pengontrol mode saat ini) menentukan kutub keluaran dan nol . Dalam konverter mode tegangan, ini membentuk sirkuit resonan dengan output induktor. Dalam kedua kasus, kami harus memberikan kompensasi loop dan itu sebagian ditentukan oleh nilai kapasitor output.

(Catatan: Saya sadar bahwa menggunakan keramik pada output perangkat mode saat ini memerlukan teknik lain untuk memberikan output nol karena kapasitor keramik nol frekuensi terlalu tinggi untuk berguna).

Kapasitor ini harus dipilih dengan cermat ; mengubah nilai-nilai ini memerlukan menilai kembali komponen kompensasi loop, atau sangat mungkin ketidakstabilan loop dapat terjadi.

Pengkajian ulang ini juga dapat mengurangi bandwidth loop dari pasokan, mengurangi kinerja sementara.

Inilah hal lain: banyak konverter modern terlindungi dari kekurangan atau kelebihan dalam rangkaian output. Perlindungan semacam itu merupakan keharusan bagi PSU lab dan fitur yang bagus untuk semua PSU dengan konektor, karena kemampuan untuk menghubungkan berbagai muatan meningkatkan risiko kekurangan dan kelebihan.

Memiliki tutup besar pada output mengurangi efektivitas perlindungan tersebut, karena lebih banyak energi tersedia untuk melakukan kerusakan sebelum perlindungan memotong daya.

Pada wajah yang lebih besar lebih baik untuk alasan yang didokumentasikan dengan baik di tempat lain. Jika tutupnya menjadi sangat besar akan ada masalah dengan arus masuk cepat. Pada catu daya kecil transformator harus menjaga ini ke nilai yang wajar. Ketika memperbaiki induk menjadi tutup filter arus puncak di dioda dapat beberapa kali dari rata-rata arus keluaran DC. Ini didokumentasikan dengan baik di tempat lain. Puncak arus dioda ini menyebabkan faktor daya yang buruk dan arus garis buruk THD. Jika impedansi sumber Anda rendah, tutup yang lebih besar akan membuat ini lebih buruk. Umumnya Anda dapat menggunakan tutup yang lebih besar pada sistem berbasis transformator kecil tanpa harus menambahkan bagian lain. Sistem yang lebih besar dapat dibuat bekerja dengan baik dengan menggunakan reaktor garis pada AC atau choke kecil pada DC.Jika Anda meletakkan topi perataan sangat besar pada output konverter uang, ada risiko ketidakstabilan yang mungkin memerlukan induktor kecil untuk mengurangi dengan menceraikan tutup besar.

Kapasitor yang lebih besar juga memiliki lebih banyak parasitics (mis. Seri perlawanan dan induktansi). Inilah yang "memperlambatnya".