ทำไมตัวเก็บประจุก่อนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าหลังจาก

ฉันมี 5 V เข้ามาจากธนาคารพลังงาน USB ไปยังตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LDOที่ลดลงเหลือ 3.3 V. ในบรรทัด 3.3 V ฉันมี IC และเซ็นเซอร์IRหลายตัว หนึ่งในเซ็นเซอร์ IR ใช้กระแสไฟฟ้าเล็กน้อยในระยะสั้น ๆ (ฉันมีฝา 10 µF ข้ามมัน)

เมื่อใดก็ตามที่เซ็นเซอร์สัญญาณ IR หิวพลังงานเปิดทำงานจะทำให้ส่วนอื่น ๆ ของวงจรทำงานผิดปกติเป็นเสี้ยววินาที ฉันคิดว่าการเพิ่มตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เข้ากับราง 3.3 V จะช่วยกำจัดสิ่งนั้นได้ แต่ฉันก็สังเกตเห็นว่าฉันสามารถเพิ่มตัวเก็บประจุขนาดเล็กลงอย่างมากในด้าน 5 V และนั่นก็แก้ปัญหาได้ด้วย

ทำไมตัวเก็บประจุจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าในด้านอินพุตของตัวควบคุมมากกว่าเอาท์พุท ฉันคิดว่าการชาร์จจะ "พร้อมใช้งานได้มากขึ้น" กับระบบถ้าอยู่ทางด้านเอาต์พุต / 3.3 V ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์

(ฉันแค่คนจรจัดกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไม่มีความรู้อย่างเป็นทางการเกินกว่าฟิสิกส์พื้นฐาน E&M)

* แก้ไข: ก่อนที่ปัญหา / การทดลองฉันมีอยู่แล้วทั้งสองด้านของตัวควบคุม 0.1uF, 1uF cap และสอง 10uF caps (รวม 21.1uF ทั้งสองด้าน) ฉันเริ่มเพิ่มตัวพิมพ์ใหญ่พิเศษหลังจากปัญหา

แรงดันไฟฟ้าตกในระหว่างการเคลื่อนย้ายที่จุดใช้งานประกอบด้วยคร่าวๆดังต่อไปนี้:

1. การเหนี่ยวนำของลวดและแหล่งที่มาก่อนที่จะควบคุม ในกรณีของระบบทั่วไปที่ใช้สายไฟยาวและบางมักจะมีความสำคัญเนื่องจากการเหนี่ยวนำของสายสูง

2. ตัวเหนี่ยวนำของลวด / PCB ติดตามหลังจากควบคุม สิ่งนี้มักจะสั้นหากการใช้งานอยู่ใกล้กับตัวควบคุม แต่อาจมีความสำคัญหากระบบใช้ PCB ขนาดใหญ่หรืออาจเชื่อมต่อกับ PCB มากขึ้น

3. เวลาตอบสนองของตัวควบคุม มีเหตุการณ์สำคัญสองเหตุการณ์ที่หน่วยงานกำกับดูแลควรตอบสนองคือ: การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า, การเปลี่ยนแปลงโหลดเอาต์พุต พารามิเตอร์เหล่านี้สามารถพบได้ในแผ่นข้อมูลของมัน

ระหว่างชั่วคราวที่เอาต์พุตของตัวควบคุมเหตุการณ์ต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

1. แรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุเอาท์พุทลดลง
2. ห่วงควบคุมของตัวควบคุมจะตรวจจับความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าและพยายามที่จะดำเนินการมากขึ้น ต้องใช้เวลา (เวลาตอบสนองการควบคุมโหลดในแผ่นข้อมูล) และในระหว่างนี้แรงดันไฟฟ้าจะลดลง
3. ตัวควบคุมดำเนินการมากขึ้นและดึงกระแสมากขึ้นจากตัวเก็บประจุอินพุต
4. ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างฝาปิดและแรงดันไฟฟ้าจ่ายก่อนที่สายเคเบิลจะทำให้กระแสเริ่มไหลผ่านสายเคเบิลที่เติมตัวเก็บประจุอินพุตกลับเข้าไป นี้ต้องใช้เวลาเพราะ (พูดประมาณ) ข้อ จำกัด เหนี่ยวนำวิธีการที่รวดเร็วในปัจจุบันสามารถเริ่มไหล

หากตัวเก็บประจุอินพุตไม่สามารถเก็บประจุได้เพียงพอจนกว่าจะถูกเติมกลับโดยแหล่งกำเนิดแรงดันจะลดลงต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตขั้นต่ำที่ได้รับอนุญาตของตัวควบคุม เครื่องควบคุมไม่สามารถทำอะไรได้: แรงดันเอาต์พุตยังคงต่ำกว่าระดับเล็กน้อยจนกว่าอินพุตจะถึงระดับที่น้อยที่สุด

การบังคับให้ผู้ควบคุมงานออกจากพื้นที่ปฏิบัติงานที่ออกแบบมาอาจมีข้อบกพร่องร้ายแรงอื่น ๆ หากการควบคุมลูปปิดอย่างชาญฉลาดเปิดขึ้นอุปกรณ์ pass อาจอิ่มตัว นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตไม่เพียงพอที่จะจ่ายไฟให้วงจรภายในที่เชื่อถือได้และอุปกรณ์อาจปิดตัวลงเนื่องจากฟังก์ชั่นล็อคแรงดันต่ำหรือทำงานไม่ถูกต้อง เวลาการกู้คืนจากสถานการณ์เหล่านี้อาจนานกว่าการตอบสนองโหลดทั่วไปมากเมื่อมีแรงดันอินพุตเพียงพอ คุณควรหลีกเลี่ยงสิ่งนี้

สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้แม้ว่าตัวเก็บประจุเอาต์พุตจะมีขนาดใหญ่ แรงดันไฟฟ้าข้ามมันจะลดลงและผู้ควบคุมจะตรวจจับและพยายามที่จะรักษาแรงดันเอาท์พุทและเติมกลับเข้าไปใหม่ ถ้าหมวกมีขนาดใหญ่เกินไปเครื่องปรับลมจะดึงกระแสสูงจากด้านอินพุต ปัญหาแรกคือมันมาจากตัวเก็บประจุอินพุตดังนั้นแม้ว่าคุณจะมีฝาปิดขนาดใหญ่ที่เอาท์พุทสถานการณ์ข้างต้นสามารถเกิดขึ้นได้ ปัญหาที่สองคือเป็นไปได้ว่ากระแสอาจสูงพอที่จะกระตุ้นการป้องกันกระแสเกินซึ่งในตัวมันเองจะชะลอการตอบสนองรวมถึงการกู้คืนจากกระแสเกินอาจช้ากว่าเวลาควบคุมโหลด คุณควรควบคุมให้อยู่ในสภาพการทำงานปกติเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

ตัวเก็บประจุเอาท์พุทควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้พอที่จะเชื่อมสะพานเวลาที่หน่วยงานควบคุมตอบสนองและชดเชยภาระที่เพิ่มขึ้น พูดโดยประมาณถ้าคุณเพิ่มระดับเอาต์พุตคุณแค่ทำให้การทำงานของตัวควบคุมยากขึ้น

วิธีการที่ดีที่สุดในโลกแห่งความจริงคือการเริ่มต้นด้วยขีด จำกัด ขนาดใหญ่ที่ด้านอินพุตและขนาดเล็กด้านเอาต์พุต อ่านแผ่นข้อมูลสำหรับคำแนะนำ ตรวจสอบชั่วคราวในด้านเอาท์พุทด้วยสโคป หากไม่เป็นที่น่าพอใจให้ลองเพิ่มระดับเอาต์พุตหรือแทนที่ด้วยระดับที่มีค่าความเหนี่ยวนำต่ำกว่า จากนั้นตรวจสอบชั่วคราวที่อินพุตและลองลดการป้อนข้อมูลสูงสุด รักษาความปลอดภัยให้ทั้งสองด้าน

แก้ไข:

ความต้านทานของลวด / PCB ติดตามหลังจากควบคุม ...

... มีผลเหมือนกันที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้: ในระหว่างการเปลี่ยนผ่านหรือในกรณีที่มีการโหลดความถี่สูงอย่างต่อเนื่องที่จุดใช้งานจะมีรอยบากแรงดันไฟฟ้า หากคุณเปรียบเทียบสัญญาณกับออสซิลโลสโคปที่เอาท์พุทของตัวควบคุมและที่จุดใช้งานคุณจะเห็นว่าที่ตัวควบคุมนั้นจะมีเสียงรบกวนน้อยกว่ามาก

ตัวเหนี่ยวนำของเส้นลวด / แทร็กรวมกับตัวเก็บประจุที่เอาท์พุทของตัวควบคุมคือตัวกรอง LC low-pass ซึ่งจะช่วยลดส่วนประกอบ HF ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นี่เป็นสิ่งที่ดีเพราะโหลดที่มีเสียงดังไม่ได้บิดเบือนแรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุม (มากเกินไป) คุณสามารถจัดหา MCU หรือวงจรอื่น ๆ (อะนาล็อก) ทั้งหมดได้อย่างอิสระจากตัวควบคุมในโทโพโลยีรูปดาว สิ่งนี้จะลดการรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากตัวเหนี่ยวนำของแทร็กไม่สูงพอคุณสามารถรวมตัวเหนี่ยวนำเข้าไปในสายได้ สิ่งนี้สามารถเห็นได้บ่อยครั้งในอุปกรณ์ที่คล้ายกับของคุณ: โหลดกำลังสูงชั่วคราวรวมกับการควบคุมแบบอะนาล็อก / ดิจิตอลที่ละเอียดอ่อน

ความต้านทานของอุปทานที่สูงนั้นก็ไม่ดีเช่นกันเพราะคุณต้องการให้การจ่ายที่ราบรื่นในการโหลดทุกครั้ง แต่สามารถแก้ไขได้ด้วยการเพิ่มตัวเก็บประจุ (ต่ำ ESR) ให้กับทุกจุดการใช้งาน หากคุณตรวจสอบมาเธอร์บอร์ดพีซีคุณจะเห็นฝาเซรามิกนับร้อยทุกที่ด้วยเหตุผลดังกล่าว

ด้วยตัวเก็บประจุบนเอาท์พุทถ้าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าลดลงต่ำกว่าสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุการควบคุมเอาท์พุทจะมีการออกกลางคันในการจัดหาและตัวเก็บประจุเอาท์พุทจะลดลง

ด้วยตัวเก็บประจุบนอินพุตตัวควบคุมจะมีแรงดันไฟฟ้าสำรองเสมอและหากเก็บไว้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำอินพุตกฎระเบียบเอาต์พุตสามารถคงไว้ได้แม้ว่าจะไม่มีตัวเก็บประจุ (ด้วยความต้านทานความถี่ที่สูงขึ้น)

ด้วยการแก้ไข AC ผลกระทบนี้จะเห็นได้ชัดมาก ด้วยแหล่งจ่ายไฟ 5 V ของคุณดูเหมือนว่ามันจะชี้ไปที่ความสามารถในปัจจุบันค่อนข้างน้อยกว่าที่เซ็นเซอร์ของคุณต้องการ

ลองดูที่รูปคลื่นของเสบียงอุปทานด้วยขอบเขต พิจารณาการมีหน่วยงานกำกับดูแลเฉพาะด้านหากงบประมาณและข้อกำหนดเฉพาะสามารถพิสูจน์ได้ นี่จะเป็นการป้องกันไม่ให้เซ็นเซอร์มีผลกระทบต่อชิ้นส่วนอื่น ๆ

เพราะ dQ = C * dV

หากคุณไม่ได้ใช้งานเครื่องปรับความดันที่ด้านขวาของขีด จำกัด คุณสามารถทนต่อ dV ที่ใหญ่กว่าในตัวเก็บประจุอินพุตทำให้มีขนาดเล็กลง

หลักฐานพื้นฐานของคำถามไม่ถูกต้องและไม่สามารถใช้งานได้ในระดับสากล ผู้กำกับดูแล (แน่นอนว่ามีความหลากหลาย) จำเป็นต้องมีพลังงานดิบที่ราบรื่น (ผ่านการกรอง) อย่างสมเหตุสมผลเพื่อทำงานกับ มีเพียงไม่กี่ตัวที่จะทำงานบน pulsed-DC ที่คอมไพล์ออกจากแหล่งจ่ายไฟ AC ทั่วไปและสเตจของวงจรเรียงกระแส นี่คือที่เรามักจะเห็นตัวเก็บประจุตัวกรอง "จำนวนมาก" ขนาดใหญ่

อย่างไรก็ตามมีบางกรณีที่จำเป็นต้องใช้ความจุขนาดใหญ่เพื่อยกบัสจ่ายไฟเมื่อมีโหลดขนาดใหญ่เป็นระยะ ๆ เช่นที่ให้เป็นตัวอย่างในคำถาม

ไม่ใช่คำถามของ "มีประสิทธิภาพมากกว่าก่อนหรือหลัง" ทั้งสองกรณีนี้เป็นกรณีที่แยกกันและเป็นอิสระและไม่สามารถรวมกันได้อย่างเป็นเหตุเป็นผลตามคำถามที่ถาม

ตัวเก็บประจุที่ด้านเอาท์พุทของเครื่องปรับลมจะไม่แม้แต่จะพยายามทำอะไรที่มีประโยชน์เว้นแต่หรือจนกว่าแรงดันเอาท์พุทจะเปลี่ยนไป ตัวเก็บประจุที่ด้านอินพุตจะเริ่มจ่ายกระแสเมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าลดลง ตัวควบคุมแบบปกติจะพยายามลดขอบเขตที่การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขาเข้ามีผลต่อเอาท์พุทดังนั้นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่จำเป็นในการทำให้ตัวเก็บประจุด้านอินพุตเริ่มส่งพลังงานโดยทั่วไปจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันขาออก

ในบางกรณีผู้ควบคุมอาจไม่สามารถตอบสนองทันทีต่อความต้องการกระแสทันทีและในกรณีเช่นนี้ตัวเก็บประจุเอาท์พุทอาจเป็นประโยชน์ (ถ้าไม่จำเป็น) เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าบางส่วนให้กับเอาท์พุทในช่วงเวลานั้น เพื่อโหลดที่เพิ่มขึ้น ฝาปิดเอาท์พุทจะไม่สามารถป้อนกระแสได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องลดแรงดันเอาท์พุทลงอย่างเห็นได้ชัด แต่อาจป้อนได้มากพอที่จะให้เวลาตัวควบคุมตอบสนองต่อความต้องการที่เพิ่มขึ้น