Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eingangskondensator bei Schaltregler


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von Leon P. (lepo)


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Hallo,

bei der Beschaltung eines Schaltreglers (LTC3864) habe ich ein Problem 
bzgl. der richtigen Kondensatorwahl. Problematisch ist der relativ hohe 
Rippelstrom von 8A.
Im Datenblatt steht nur, dass man einen Low ESR Kondensator auswählen 
soll, der dem maximalen Rippelstrom standhält.

Zitat Datenblatt:

The input capacitance CIN is required to filter the square
wave current through the P-channel MOSFET. Use a low
ESR capacitor sized to handle the maximum RMS current.
-------------------------------------

Doch leider finde ich keinen in dieser Größenordnung (>8A).
Deshalb stellt sich mir jetzt die Frage, ob man z.B. mehrere 
Kondensatoren parallel schalten kann, sodass die Summe der pro 
Kondensator erlaubten Rippelströme min. 8A ergiebt, oder ob man dieses 
Problem möglicherweise mit Hilfe einer Kombination aus z.B. Elkos und 
Keramikkondensatoren lösen kann, wie es z.B. auch im Datenblatt gemacht 
wurde.
Leider stehen dazu aber keine weiteren Angaben, wie man das genau macht, 
sodass ich da auf Eure Hilfe angewiesen bin.

Vielen Dank
Lepo

von Mr Cap (Gast)


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Hallo,

der im Datenblatt angegebene Rippelstrom bezieht sich bei ELKOs z.B. bei 
einem 105°C Kondensator auf diese Temperatur bei der Nennlebensdauer von 
z.B. 10kh.

Wenn du nur 80°C hast kannst du gleich nen Faktor drauf schlagen.

Schau dir mal die Dokumente von Jianghai dazu durch.

Dann kannst du natürlich abwägen was wichtiger ist:

Preis, Baugröße, Lebensdauer, Temperaturbereich,wenig Rippelspannung 
(=viel Kapazität), Nur SMD erlaubt, Nur TH erlaubt,... um deine 
Kondensatortechnologie und die Anzahl an Bauteilen zu wählen.
Erst muss dir aber mal klar sein was dein Zeil ist.

Beim Schaltregler gehen z.B.

Klassicher ELKO = Billig
Low-ESR-ELKO
Conductive Polymer ELKO
Folien-C

von oszi40 (Gast)


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Es reicht nicht die richtigen Elkos zu finden oder notfalls mehrere 
parallel zu schalten. Der Aufbau sollte auch noch beachtet werden. Wie 
z.B. da Beitrag "Schaltregler: Layout bitte prüfen"

von Leon P. (lepo)


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Wichtig ist mir zum Einen der Preis und das es sich nur um SMD Bauteile 
handelt. Dass das Layout am Ende auch stimmen muss ist ja klar, aber das 
kommt zum Glück erst später.

Wäre z.B. die VFP-Serie von Panasonc geeignet? Da gäbe es einen 35V Low 
ESR mit 330µF und einem zulässigen Rippelstrom von 1.19A. Würde ich 
jetzt 8 davon parallel schalten, hätte ich einen zulässigen Rippelstrom 
von ca. 9,6A, wobei ich dann laut Datenblatt mit einer Lebensdauer von 
2000h rechnen können sollte.

Wäre das ok, bzw. gibt es vielleicht noch eine ähnlich teure Lösung, mit 
kleinerer Bauform aber und einer Lebensdauer von 2000h oder mehr?

Danke
Lepo

von Klaus R. (klara)


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Leon P. schrieb:
> Problematisch ist der relativ hohe
> Rippelstrom von 8A.

Wie kommst Du denn auf 8 A? Ich habe mir mal das Datenblatt angesehen 
und konnte nichts finden.
Kennst Du LTSpice? Das stellt LT kostenlos zur Verfügung.
http://www.linear.com/designtools/software/
Dein LTC3864 findest Du dort auch wieder.
Examples -> jigs -> 3864
Dann kannst Du ja Dir den Rippel mal selber ansehen.

High-Caps
http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD-G1210-High-Cap/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=5155
http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD-G1206-High-Cap/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUP=B351D&GROUPID=4340&START=0&OFFSET=500&SHOW=1

ELKOS-SMD-Low-ESR
http://www.reichelt.de/ELKOS-SMD-Low-ESR-105-C/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=4001

ELKOS SMD, Lowest ESR PXA
http://www.reichelt.de/ELKOS-SMD-Lowest-ESR-PXA/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUP=B31B&GROUPID=4341&START=0&OFFSET=500&SHOW=1

Elkos-radial Low-ESR
http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-5000-10000h/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUP=B31C&GROUPID=5513&START=0&OFFSET=500&SHOW=1

Wenn es wirklich 8 A sein sollten, dann 2 Elkos parallel zu einem 
High-Cap.
Simuliere dies mal mit LTSpice. Den Kondensatoren kannst Du auch den ESR 
vorgeben und so die Belastungen einsehen. Ein guter Aufbau ist natürlich 
in der Praxis dann dabei sehr wichtig. Aber selbst die 
Leitungsinduktivitäten könnte man in der Simulation berücksichtigen.

Gruss Klaus.

von Leon P. (lepo)


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Danke erstmal für die Hilfe.

Zu den 8A Rippelstrom:
Im Datenblatt steht eine Formel zur Berechnung des Rippelstroms für die 
Eingangskondensatoren:

Icin(rms)=Iout(max)*(Vout/Vin)*sqrt((Vin/Vout)-1)
also
Icin(rms)=20A*(20V/25V)*sqrt((25V/20V)-1) = 8A

Also benötige ich idealerweise einen Kondensator mit einem max. 
Rippelstrom von 8A, einer Spannungsfestigkeit von 25V, besser 35V und 
das in einem SMD Gehäuse.

Die Lösung von Klaus klingt schon ganz gut, aber wofür der High-Cap 
notwendig ist, verstehe ich noch nicht ganz, kann mir das jemand noch 
einmal kurz erklären?

Vielen Dank
Lepo

von Klaus R. (klara)


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Leon P. schrieb:
> aber wofür der High-Cap
> notwendig ist, verstehe ich noch nicht ganz, kann mir das jemand noch
> einmal kurz erklären?
>
Die Kerkos haben keinen ESR, zumindest keinen nennenswerten. Die nehmen 
also die absolute Spitze weg. Sie sollten also nahe am IC plaziert 
werden.

Hiervon würde ich 3-4 nehmen.
http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD-G1210-High-Cap/X7R-G1210-10/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=107456&GROUPID=5155&artnr=X7R-G1210+10

Bei 35V und SMD bleiben für die Ladekondensatoren nur ein paar von 
Panasonic übrig: "ELKOS SMD, Low ESR, 105°C". Du brauchst ja eine 
gewisse Ladekapazität um die erforderliche Mindest-Einspannung nicht zu 
unterschreiten. Hier wieder die Empfehlung dies auch zu simulieren.

Gruss Klaus.

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