Hallo zusammen,
Ich habe mal eine Frage zu der angefügten Schaltung. Warum sind nach den
2 größeren Kondensatoren zusätzlich 50 kleine Kondensatoren beigefügt?
Ich habe die Schaltung aus dem Bericht SLVA301 von TI. Leider steht in
diesem Bericht keine Erklärung zu den kleinen Kondensatoren. Daher meine
Frage.
Parallelschaltung der Innenwiderstände.
Wird im Absatz drüber erwähnt.
Ob das in der Praxis wohl wirklich einfach so funktioniert, darf man
wahrscheinlich diskutieren.
PC-Freak schrieb:> Die 50 kleinen 0,1 gehören nahe an jedes Ic.
Also pro IC gehört ein 0,1 uF Kondensator dazu? Wieso ist das so?
> Es werden wohl 50 Ic's da verbaut sein.
Also der Bericht geht auf keine weiteren ICs ein. Wieso sollten da noch
andere ICs sein?
Dunno.. schrieb:> Parallelschaltung der Innenwiderstände.> Wird im Absatz drüber erwähnt.>>>> Ob das in der Praxis wohl wirklich einfach so funktioniert, darf man> wahrscheinlich diskutieren.
Wie meinst du das. Also für die Berechnung werden die Widerstände der
Kondensatoren parallel geschaltet, aber das erklärt ja nicht, warum dort
so viele Kondensatoren sind.
Hier mit Google übersetzt, ein Abschnitt aus 1.5:
... Da das Ziel eines DC/DC-Wandlers ein hoher Wirkungsgrad ist, besteht
das Ausgangsfilter aus reaktiven Komponenten, die (in erster Ordnung)
keine Leistung verbrauchen. Dieses Filter arbeitet im Frequenzbereich
als Tiefpassfilter und unterdrückt die Wechselstromkomponenten der
Impulsfolge des Modulators. Es ist ein einfacher L-C-Abschnitt zweiter
Ordnung, abgeschlossen durch den Lastwiderstand. Daher ist der
Lastwiderstand eine kritische Komponente des Filters. Sie muss bekannt
sein, um die Leistung des Filters, die Schleifenantwort und die
Stabilität des Wandlers vorhersagen zu können.
...
O. K. schrieb:> Also pro IC gehört ein 0,1 uF Kondensator dazu? Wieso ist das so?
Um die Versorgungsspannung bei sprunghafter Belastung stabil zu halten,
was insbesondere bei getakteten CMOS Schaltungen notwendig ist.
PC-Freak schrieb:> Die 50 kleinen 0,1 gehören nahe an jedes Ic. Es werden wohl 50> Ic's da verbaut sein.
Blödsinn
Abblockkondensatoren mit Serienwiderstand am IC macht Null Komma Null
sinn.
Hättest du das Schema verstanden, hättest du gesehen, dass der Abschnitt
mit Filter gekennzeichnet umrandet ist
Guest schrieb:> Abblockkondensatoren mit Serienwiderstand am IC macht Null Komma Null> sinn.
Ich denke, damit wollte der Autor nur den parasitären Innenwiderstand
der Kondenstoren darstellen, da er für die Berechnung relevant ist.
Guest schrieb:> Blödsinn> Abblockkondensatoren mit Serienwiderstand am IC macht Null Komma Null> sinn.> Hättest du das Schema verstanden, hättest du gesehen, dass der Abschnitt> mit Filter gekennzeichnet umrandet ist
Ich möchte in diesem Thread bitte keine schlechte Laune, bitte nur
Antworten schreiben. Und Antworten die ihr für nicht sinnvoll haltet
bitte disliken oder so.
Bei jedem Signalwechsel nimmt ein CMOS IC kurzzeitig sehr viel Strom
auf, weil dabei zahlreiche interne Kapazitäten umgeladen werden (daher
das C im Namen).
Der Spannungswandler kann die benötigte Energie nicht beliebig schnell
nach liefern, denn dafür müsste er
a) unendlich viel Strom liefern können und
b) dürfte er keine Spule im Ausgang haben, die den Stromanstieg
ausbremst
Kondensatoren dienen für diesem Fall als Reservoir, um den kurzzeitig
hohen Bedarf an Strom zu decken.
O. K. schrieb:>> Ob das in der Praxis wohl wirklich einfach so funktioniert, darf man>> wahrscheinlich diskutieren.>> Wie meinst du das.
Weil in der Realität zwischen diesen Kondensatoren noch die
Induktivitäten der Zuleitungen liegen. Dadurch wird die ganze Geschichte
vom Layout abhängig.
Im Übrigen ist das noch ein sehr bescheidener Wandler. Moderne CPUs, wie
sie in PCs verbaut sind, ziehen auch schonmal 100A bei Spannungen um 1V.
Diese gewaltigen Ströme setzen sich aus vielen kleinen Impulsen
zusammen, die beim Schalten der Gates entstehen. Die CMOS-Schaltungen
brauchen ja fast keinen Ruhestrom, aber beim Schalten werden Kapazitäten
umgeladen.
Milliarden von Transistoren, von denen jeder weit weniger als 1mA
braucht wollen halt gefüttert werden.
Diese Impulsströme werden von vielen relativ kleinen Kondensatoren
gepuffert, die rings um den Strom fressenden Chip verteilt sind.
Stefan ⛄ F. schrieb:>> Abblockkondensatoren mit Serienwiderstand am IC macht Null Komma Null>> sinn.>> Ich denke, damit wollte der Autor nur den parasitären Innenwiderstand> der Kondenstoren darstellen, da er für die Berechnung relevant ist.
So sieht es aus. Denn auch der beste Kondensator hat weder 0 Ohm ESR
noch 0nH ESL.
Hp M. schrieb:> Moderne CPUs, wie sie in PCs verbaut sind,> ziehen auch schonmal 100A bei Spannungen um 1V.
Die Stromaufnahme findet primär zu den Taktflanken statt, so dass es
durchaus viel größere Impulse sein können, die nur im Mittel 100A
ergeben.
Stefan ⛄ F. schrieb:> weil dabei zahlreiche interne Kapazitäten umgeladen werden (daher das C> im Namen).
Das "C" im Namen steht für "complementary". Complementary
MetalOxydSemiconductor. Es sind einfach komplementäre
Feldeffekttransistoren. Sprich p- und n-Mos
Stefan ⛄ F. schrieb:> CMOS IC kurzzeitig sehr viel Strom> auf, weil dabei zahlreiche interne Kapazitäten umgeladen werden (daher> das C im Namen).
Es stimmt zwar, dass beim Umladen der Kapazitäten Stromimpulse
entstehen, aber das "C" stammt von engl. "complementary" weil die Gates
aus p-Kanal und n-Kanal MOSFETs, also komplementären Transistoren,
gebildet werden.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Die Stromaufnahme findet primär zu den Taktflanken statt, so dass es> durchaus viel größere Impulse sein können, die nur im Mittel 100A> ergeben.
Da wollte ich damit ausdrücken, als ich schrieb:
Hp M. schrieb:> Diese gewaltigen Ströme setzen sich aus vielen kleinen Impulsen> zusammen, die beim Schalten der Gates entstehen.
Im Übrigen schaltet ja nicht der ganze Chip gleichzeitig mit dem extern
zugeführten Takt um, sondern es gibt absichtlich herbeigeführte
Verzögerungen zwischen einzelnen Funktionsblöcken.
Bei den alten DRAMs konnte man sich den Verlauf der Stromaufnahme über
vllt. 100ns noch schön mit dem Oszi anschauen, wie da die Decoder, die
Leseverstärker und schliesslich die Ausgangsstufen nacheinander
aktiviert wurden.
Bei der Betrachtung in SLVA301 geht es doch um die Stabilitätsanalyse
von Buck Reglern.
Die 50 × 0.1µF sind einfach als typische Last, zusammen mit dem 1.67Ω
Widerstand in die Betrachtung mit einbezogen. Die haben natürlich auch
Einfluss auf das Verhalten des Reglers.
Das ist nicht der Designvorschlag für diesen Regler sondern ein
Beispielsetup für die Analyse des Reglers!
O. K. schrieb:> Also der Bericht geht auf keine weiteren ICs ein. Wieso sollten da noch> andere ICs sein?
Wozu dann eine Stromversorgung, wenn nichts da ist, was man versorgen
will?
HildeK schrieb:> Die 50 × 0.1µF sind einfach als typische Last, zusammen mit dem 1.67Ω> Widerstand in die Betrachtung mit einbezogen. Die haben natürlich auch> Einfluss auf das Verhalten des Reglers.> Das ist nicht der Designvorschlag für diesen Regler sondern ein> Beispielsetup für die Analyse des Reglers!
Sehe ich ähnlich. Mithin ist es indirekt die teils ohmsche, teils
kapazitive Last eventueller Chips und ihrer Abblockondensatoren.
Es gibt zu diesem - m.M.n. recht komplizierten - Thema von TI noch eine
etwas bessere Application Note:
https://www.ti.com/seclit/ml/slup340/slup340.pdf
Unter anderem schreiben (und begründen!) sie da, warum ein gewisser
Widerstand im Filterkondensator dort sogar erwünscht ist.
Sehr mathelastig das Ganz, am Besten vor der Lektrüre nochmal etwas
Laplace-Transformation auffrischen, wenn das Thema zu lange her war oder
sogar völlig unbekannt ist.
Hp M. schrieb:> Im Übrigen ist das noch ein sehr bescheidener Wandler. Moderne CPUs, wie> sie in PCs verbaut sind, ziehen auch schonmal 100A bei Spannungen um 1V.> Diese gewaltigen Ströme setzen sich aus vielen kleinen Impulsen> zusammen, die beim Schalten der Gates entstehen. Die CMOS-Schaltungen> brauchen ja fast keinen Ruhestrom, aber beim Schalten werden Kapazitäten> umgeladen.> Milliarden von Transistoren, von denen jeder weit weniger als 1mA> braucht wollen halt gefüttert werden.
Stimmt leider nur in der Theorie. Bei Strukturbreiten <10nm isoliert das
was da eigentlich isolieren soll auch nicht mehr so wirklich richtig
gut, daher geht bei den Transistoren moderner CPUs ein erheblicher
Anteil für Leckströme drauf.
Stromeinsparung findet daher nicht mehr über das Weglassen von
Taktsignalen statt sondern über niedrigere Taktraten, dadurch verbunden
geringere Spannungen (->Leckströme!) und natürlich durch Power Gating.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Bei jedem Signalwechsel nimmt ein CMOS IC kurzzeitig sehr viel> Strom auf, weil dabei zahlreiche interne Kapazitäten umgeladen werden> (daher das C im Namen).> Der Spannungswandler kann die benötigte Energie nicht beliebig schnell> nach liefern, denn dafür müsste er> a) unendlich viel Strom liefern können und> b) dürfte er keine Spule im Ausgang haben, die den Stromanstieg> ausbremst> Kondensatoren dienen für diesem Fall als Reservoir, um den kurzzeitig> hohen Bedarf an Strom zu decken.
Was für ein Mist. C = Complementary, nicht Capacitance!
BeispielSchaltungSlva301.png
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