Y a-t-il un inconvénient à utiliser un condensateur de lissage plus grand que nécessaire?

Je travaille avec des régulateurs de tension DC basse puissance. Je connais déjà la formule pour calculer la taille des condensateurs de lissage. Cela peut être un processus itératif de test d'une taille avec une portée, puis en utilisant une taille plus grande ou en ajoutant plus jusqu'à ce que la portée montre des niveaux acceptables (très faibles) d'ondulation et de bruit.

Outre le coût des condensateurs, y a-t-il un compromis à arrondir (beaucoup) et à utiliser simplement un très grand condensateur (s) plutôt que d'essayer de calibrer le dimensionnement à "juste assez" mais pas plus que cela?

En ce qui concerne les plafonds, il existe deux exigences concurrentes: à long terme (ondulation) et instantanée (pic). Un gros électrolytique peut vous donner le premier mais pas le dernier. Généralement, vous mettez en parallèle votre grand électrolytique avec un plus petit 0,1 uF capable de fournir ce pic instantané pendant que les charges électrolytiques entrent en action. Ou le 0.1uF peut être pour le découplage local pour stabiliser ce régulateur. Si le condensateur spécifié est en réalité de 0,1 uF ou moins, alors l'intention du condensateur est de fournir de petites quantités de charge très rapidement. Ne remplacez pas cela par un électrolytique plus gros - c'est certainement un cas où plus grand est pire, pas mieux.

Au-delà de cela, vous devrez nous dire à quel type de régulateurs vous avez affaire. S'il ne s'agit que d'un régulateur linéaire de base, cela n'a pas vraiment d'importance. Si vous avez un régulateur de commutation, le condensateur affectera la fréquence de résonance du commutateur, alors soyez très prudent.

Un condensateur de lissage plus grand que le minimum à la sortie d'un transformateur et d'un redresseur vous donnera une ondulation plus faible, ce qui est un plus. C'est un petit plus cependant, car même doubler la taille du condensateur ne fera que (grossièrement) réduire de moitié l'ondulation. Tout élément en aval d'un grand condensateur devra avoir un rapport de rejet d'alimentation (PSRR) significatif pour faire face à l'ondulation. Il existe des moyens moins coûteux d'améliorer cela d'un facteur deux que de doubler la taille du grand condensateur de filtrage (BFC).

L'inconvénient d'un BFC plus grand est qu'il attirera des impulsions de courant plus grandes et plus courtes du transformateur d'entrée et du redresseur.

Cela peut provoquer un certain nombre de problèmes, bien que la plupart soient petits ou peuvent être atténués.

a) Génération d'interférences électromagnétiques plus élevée, due à des impulsions de courant plus importantes et à des courants plus élevés coupés dans les diodes.

b) Diodes et transformateur légèrement plus chauds, en raison d'un courant RMS plus important.

c) Facteur de puissance d'entrée plus faible.

Un reniflement d'inductance quelque part dans l'alimentation (entrée CA, inductance de fuite du transformateur, post-transformateur ou post-diode) réduira l'amplitude et prolongera la longueur des impulsions du redresseur, améliorant tout ce qui précède.

Remarque: mon interprétation du poste OP est que nous parlons de condensateurs à la sortie des régulateurs de tension, certains autres postes semblent supposer que le demandeur parle de condensateurs sur les redresseurs.

Le principal inconvénient d'un plus grand condensateur est que le temps de montée et de descente sera plus important. Cela signifie plus de stress sur le régulateur lors du démarrage et dans des cas extrêmes peut même provoquer un arrêt de surintensité du régulateur. Cela peut également causer des problèmes pour des charges qui ne supportent pas très bien la sous-tension.

Cela dit, je ne pense pas qu'il soit inutile d'essayer de microgérer la taille de ces condensateurs. Dans la plupart des cas, il est peu probable que le fait de laisser une marge généreuse (un facteur de 2 ou plus) sur ce dont vous pensez avoir besoin soit un problème.

Du commentaire d'Andy Akas:

Si l'alimentation que vous utilisez a des exigences spécifiques de condensateur de sortie , assurez-vous de les respecter. Pour tous ces types de régulateurs liés (LDO), il existe généralement une capacité minimale uniquement. (recherchez la fiche technique pour ESR).

Si vous utilisez un régulateur à découpage, le condensateur de sortie (dans les contrôleurs en mode courant) détermine le pôle de sortie et zéro . Dans les convertisseurs de mode de tension, il forme un circuit résonnant avec l'inductance de sortie. Dans les deux cas, nous devons fournir une compensation de boucle et cela est en partie déterminé par la valeur du ou des condensateurs de sortie.

(Remarque: je sais que l'utilisation de la céramique sur la sortie d'un appareil en mode courant nécessite d'autres techniques pour fournir un zéro de sortie car un zéro de condensateur en céramique est trop élevé en fréquence pour être utile).

Ces condensateurs doivent être soigneusement choisis ; la modification de ces valeurs nécessite une réévaluation des composants de compensation de boucle, ou il est tout à fait possible qu'une instabilité de boucle puisse en résulter.

Cette réévaluation peut également réduire la bande passante de la boucle de l'alimentation, ce qui réduit les performances transitoires.

Voici un autre point: de nombreux convertisseurs modernes sont protégés contre les courts-circuits ou les surcharges dans le circuit de sortie. Une telle protection est indispensable pour les blocs d'alimentation de laboratoire et une fonctionnalité intéressante pour tous les blocs d'alimentation avec connecteurs, car la possibilité de connecter différentes charges augmente le risque de courts-circuits et de surcharges.

Le fait d'avoir un grand plafond sur la sortie réduit l'efficacité d'une telle protection, car plus d'énergie est disponible pour faire les dégâts avant que la protection ne coupe l'alimentation.

En face de plus grand, c'est mieux pour des raisons qui sont bien documentées ailleurs.Si le capuchon devient vraiment gros, il y aura des problèmes de courant d'appel.Sur une petite alimentation, le transformateur devrait le maintenir à une valeur raisonnable.Lors de la rectification du secteur dans un filtre à capuchon les courants de crête dans les diodes peuvent être plusieurs fois le courant de sortie DC moyen. Ceci est bien documenté ailleurs.Ce pic de courant de diode provoque un facteur de puissance médiocre et un mauvais courant de ligne THD. En général, vous pouvez utiliser le plus grand capuchon sur un petit système à transformateur sans avoir à ajouter d'autres pièces.Les systèmes plus grands peuvent être conçus pour fonctionner correctement en utilisant une inductance de ligne sur le courant alternatif ou un petit starter sur le courant continu.Si vous mettez un très grand capuchon de lissage sur la sortie d'un convertisseur abaisseur, il existe un risque d'instabilité qui peut nécessiter un petit inducteur pour atténuer en divorçant le grand capuchon.

Les plus grands condensateurs ont également plus de parasites (par exemple, résistance et inductance en série équivalentes.) C'est ce qui les "ralentit" pour ainsi dire.