ZHCAE66 July 2024 DRV8706-Q1 , DRV8714-Q1 , DRV8718-Q1
2.4 使用理想電容器的通用指導值計算
如前文所述，為在電流轉(zhuǎn)換期間（例如電機啟動、負載扭矩變化或 PWM 運行）提供恒定的電機電源電壓，需要較大的大容量電容。但我們希望能夠?qū)λ桦娙葸M行實際的估算，這樣就不會對大容量電容進行過度設計，從而避免造成高系統(tǒng)成本和過大的電路板尺寸。我們可以按照通用指導原則，根據(jù)預期的負載電流變化和允許的電機電源電壓變化確定合適的電容器大小。
基于理想 電容器的適當大容量電容的初始估算值為：
其中 CBULK 是大容量電容，ΔIMOTOR 是電機電流的預期變化，TPWM 是脈寬調(diào)制周期，而 ΔVSUPPLY 是允許的電機電源電壓變化。
這個不等式基于以下假設：
- 具有零等效串聯(lián)電阻 (ESR) 的理想電容器
- 電機時間常數(shù) Lm/Rm 明顯長于 PWM 周期
- 通過寄生電線電感的電源電流變化可忽略不計
- 當 PWM 占空比為 50% 時，由 PWM 期間變化的電機電流引起的電源電壓變化預計最大。
例如，假設在 PWM 期間電機電流的變化約為 ΔIMOTOR = 200mA；這與圖 2-2 中顯示的值大致相同；圖 2-4 中顯示了一個簡化的草圖。對于 20kHz 的典型 PWM 頻率，TPWM 為 50 微秒。
圖 2-4 PWM 期間的電機電流波形簡化示例如果我們要使電機電源電壓變化不超過 ΔVSUPPLY = 100mV，可以估算所需的最小大容量電容為：
這是一個估算值，而不是一個詳細的分析。我們忽略了多個因素，例如大容量電容的有效串聯(lián)電阻 (ESR)、電池電感的非無限阻抗、非線性電流變化形狀等。然而，它提供了一個合理的大容量電容值作為更嚴格系統(tǒng)分析的起始點。
在圖 2-5 中，將理想仿真的結(jié)果與理想電容器公式預測的結(jié)果進行了比較。仿真電壓紋波略小于理想估算值預測的值，但總體而言，預測和仿真大致保持一致，尤其是對于較高的大容量電容值。
圖 2-5 理想電容器 (ESR=0) 通用指導值與仿真結(jié)果比較但是，我們在后續(xù)討論中將會看到，實際測量表明理想結(jié)果相差高達 3 倍，這意味著不理想的電容 ESR 不可忽略。