Сглаживающие LC-фильтры: индуктивности (дроссели), и емкости.

Сглаживающие LC-фильтры: индуктивности (дроссели), и емкости.

Импульсный понижающий преобразователь напряжения питания содержит в своей основе PWM-контроллер (ШИМ-контроллер), электронный ключ, который управляется PWM-контроллером и периодически подключает и отключает нагрузку к линии входного напряжения, а также индуктивно-емкостной LC-фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения.

Сглаживающий, или низкочастотный, фильтр представляет собой LC-фильтр, то есть индуктивность, включенную последовательно с нагрузкой, и емкость, включенную параллельно нагрузке (рис. 1).

Рис. 1. Схема LC-фильтра импульсного преобразователя напряжения

Дроссели. Если говорить об ограничениях фазы импульсного регулятора напряжения питания, то оно заключается и в том, что индуктивности (дроссели), и емкости тоже имеют ограничение по максимальном току, который через них можно пропускать. Например, дроссель PA2080.161NL компании PULSE налагает на фазу питания ограничение по току 40 A (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент системной платы Intel DX58S0

Дроссели Super Ferrite Choke (SFC). Новейшими ключевыми компонентами являются дроссели SFC - катушки с ферритовым сердечником, которые повышают мощность энергоснабжения системной платы (рис. 3).

Рис. 3

В суперферритовых дросселях используется ферритовое ядро со сверхвысокой проницаемостью. По сравнению с традиционными дросселями, они обладают огромными преимуществами в устойчивости к повышенной мощности и температуре (эти дроссели повышают стабильность и снижают рабочую температуру). По сравнению с традиционными дросселями суперферритовые дроссели обладают на 35^оCменьшей рабочей температурой. Пониженная рабочая температура повышает стабильность работы системной платы. При испытаниях в условиях высоких нагрузок они показали на 30% более высокую эффективность по сравнению с обыкновенными дросселями. Усовершенствованные высокоэффективные дроссели SFC позволяют автоматически переключаться между режимом высокой производительности и режимом высокой эффективности, в зависимости от текущей нагрузки, что существенно помогает при оверклокинге и повышает общую стабильность системы.

Твердотельные конденсаторы. Твердотельные конденсаторы SolidCAP (рис. 4)стали основными в системных платах класса high end, обеспечивая, благодаря своей алюминиевой сердцевине, низкое последовательное сопротивление (ESR), а также 10-летний срок службы. Эти конденсаторы обладают непревзойденной стабильностью и позволяют более эффективно использовать энергию, выделяя меньше нежелательного тепла и снижая потенциальный риск аварийного вытекания жидкости, характерного для старых электролитических конденсаторов. Использование твердотельные конденсаторы SolidCAP устранило проблему взрывающихся конденсаторов и обеспечило колоссальное увеличение срока службы.

Рис. 4

Конденсаторы Hi-с CAP (Highly-Conductive Polymerized Capacitor - полимерный конденсатор с высокой проводимостью) с сердцевиной из тантала часто применяются в аэрокосмической и военной продукции, и устанавливаются в системных платах в зоне CPU PWM, чтобы обеспечить получение максимальной мощности. Например, в обвязке силового стабилизатора питания старшей модели MSI P67A-GD65 (в линейке материнских плат для платформы LGA 1155) используются высококачественные элементы, в частности вместо уже традиционных твердотельных конденсаторов на плате применяется их новая модификация

Hi-c Cap с иной корпусировкой, улучшенными электрическими характеристиками (или, например, полимерные алюминиевые конденсаторы LowESR с пониженным паразитным сопротивлением). Содержащие редкий металл тантал в своей сердцевине, эти конденсаторы не только выдерживают экстремально низкие и высокие рабочие температуры, но и обладают в 8 раз более длительным сроком службы, чем обыкновенные твердотельные конденсаторы. При оверклокинге или высоких рабочих нагрузках они обеспечивают высочайшую стабильность и производительность.

Компания MSI во всех своих материнских платах устанавливает новое поколение твердотельных конденсаторов Hi-c CAP. Они будут задействованы и в восьми-фазном источнике питания процессора, и в двухфазном источнике питания памяти. Новые твердотельные конденсаторы позволят увеличить срок службы плат и расширят возможности оверклокинга. Среди других их особенностей - высокая проводимость, поддержка механизма самовосстановления и, благодаря своей плоской форме (рис. 5), отсутствие проблем с теплоотводами и видеокартами.

Рис. 5

MSI уже использовала Hi-с Cap-конденсаторы в платах Big Bang Trinergy (с NF200) и Big Bang Fuzion (с Hydra 200), а также в ряде видеокарт собственной разработки. В заключение отметим, что конденсаторы Hi-c CAP обладают превосходными электрическими характеристиками:

- экстремально высокая проводимость из-за низкого ESR;
- превосходные температурные характеристики, которые гарантируют, что на проводимость не будут влиять изменения температуры, возникающие при оверклокинге, в отличие от LN2, поскольку твердотельные конденсаторы прошлого поколения подвержены влиянию температуры;
- уникальный механизм самовосстановления;
- конденсаторы Hi-c CAP не только мало подвержены влиянию температуры и имеют высокую эффективность передачи тока, но и обладают в 15 раз меньшими токами утечки;
- конденсаторы Hi-c CAP имеют в 8 раз более длительный срок службы по сравнению с обычными твердотельными конденсаторами (даже при постоянно повышенной до 85ºС температуре они могут использоваться в течение 16 лет);
- благодаря своей плоской форме они никогда не создадут механических проблем с теплоотводами или картами VGA, с которыми возникали конфликты у твердотельных конденсаторов прошлого поколения.

Компания MSI – первый производитель системных плат, использующий 100% конденсаторов Hi-c Cap вместо традиционных твердотельных конденсаторов.