Vi tar en liten konstruktörsutsvävning i ämnet kondensatorer:
I ett slutsteg för bilbruk så sitter en switchad nätdel som gör om inkommade 12V till en högre dubbel spänningsförsörjning (tex +30 och -30V). Denna switchade nätdel består i princip av tex två snabba speciella switchtransistorer och en transformator. För att en sådan historia skall fungera så krävs att dessa switchtransistorer byter "state" mellan "på" och "av" inom loppet av en mikrosekund eller mindre. Gör dom inte det så kommer man att sänka prestanda (verkningsgrad) på omvandlaren och dessutom öka uppvärmingen av switchtransistorerna genom att man ökar ström-tidytan över transistorerna.
Boven i dramat som gör att transistorerna övergår långsamt mellan "på" och "av" heter induktans - "strömtröghet" och detta är en fysisk egenskap som finns tex hos alla ledningar och som INTE minskar även om man gör ledningen grövre. För att minimera denna induktans och därmed kunna göra switchen så effektiv som möjligt så lägger man en "påse" med snabb energi nära switchtransistorerna. Denna "påse" är en bank med kondensatorer.
Det man som konstruktör måste vara medveten om är att alla kondensatorer innehåller en egen induktans som blir större ju större kondingen är. Se tex:
https://www1.elfa.se/data1/webroot/Z_DATA/06766273.pdfSå ser man att den ekvivalenta serieinduktansen stiger från 12nH till 35nH när man går från 15000uF till 0.33F. Och så beter sig alla kondensatorer - ju mera kapacitans man vill ha - desto mera måste man mosa in i höljet och desto längre "slingor" blir det i burken och långa slingor är detsamma som ökad induktans.
Därför vill man ha flera ganska små kondensatorer och inte en stor i denna "påse" med energi som ligger nära switcharna.
Problem nr 1Snabba strömomkopplingar som det är i dessa switchar är det samma som en radiosändare. Och man vill inte spy ut dessa högfrekventa störningar bakvägen ut till bilens elsystem. För att undvika detta lägger man till en strömtröghet på slutstegets matningsingång i form av en induktans som blockerar dessa strörningar.
Konsekvensen av detta kan vara att en yttre monterad kondensator inte kan hjälpa nätdelen i dess switchprestanda. Men för att veta detta måste man göra avancerade mätningar inuti slutsteget. Detta är något som kan skilja från slutsteg till slutsteg.
Notera att den interna kondensatorbanken i slutsteget inte sitter där för att hålla upp spänningen över tid - utan för att säkerställa nätdelens prestanda när transistorerna switchar.
Dessa interna kondingar kanske totalt ligger på 100.000uF (någon får gärna skruva upp ett fett steg och kolla) och om vi räknar lite på det så ser vi att energiinnehållet vid 14V är 10Ws och vid 10V 5Ws. Dvs tillför man inte någon yttre energi så har man 5Ws på sig innan spänningen sjunker till 10V. Har man då ett steg som drar 100A vid 12V så slukar det 1200W per sekund dvs 5Ws räcker att försörja steget i 4 millisekunder. Då har man något slags hum om hur länge denna inre kondensatorbank räcker innan något yttre - en yttre kondensator eller batteri - måste leverera mera energi.
(Formel: Energin i en konding räknas ut som W = (C*U*U) / 2 , där W är energin i wattsekunder, C är kapacitans i farad och U är spänningen i Volt.)
Yttre kondensatorer, Första Mosebok När det gäller yttre kondensatorer, för enkelhets skull i fortsättningen kallade just för "kondensatorer", så ska vi börja med att reda ut ett rykte om att en yttre kondensator kan trolla bort resistansen i batteri och kablar och höja spänningen. Så här ligger det till.
Låt oss anta att vi har ett välladdat batteri på 14V med en inre resistans på 10milliohm och sedan 4 meter 33kvmm kopparkabel till slutsteget. kabeln kommer då att ha 2 milliohm. För enkelhets skull bortser vi från resistans i jord (vi kan säga att den är inbakad i kabelns resistans). På detta har vi en kondensator monterad på kabelns ände. Om vi nu belastar likströmsmässigt med 100A så kommer spänningen på batteriet att vara 14 - (.01 x 100 ) = 13V och spänningen borta vid kondensatorn att vara 13 - (.002 x 100) = 12.8V. Detta är den högsta spänning vi kommer att få på kondensatorn om vi belastar kontinuerligt med 100A.
Men musik är inte kontinuerlig belastning - så i tysta partier kommer kondensatorn att laddas upp till batteriets spänning, dvs 14V och börjar vi då momentant att belasta med 100A så kommer under dom första millisekunderna att ge steget mera spänning än 12.8V.
Hur länge?
Vi räknar (förenkling för att slippa jävlas med riktig krångelmatte): Antag en kondensator på 5F. Vid 14V har den en energi på 490Ws och på 12.8V en energi på 410Ws. Vi har alltså 80Ws i området mellan 14 och 12.8V som vi kan mata steget med. Om kondensatorn har en inre resistans på 1milliohm (ESR) så kommer man genom att räkna vanlig strömdelning att kunna se att slutsteget kommer till >90% att matas från kondensatorn till dess att dess spänning har gått ner till 12.8V.
Steget drar 100A. Det har vi definierat förut. I princip allt kommer från kondensatorn (enligt oven, dvs "> 90%"). Steget vill vid 13V ha 1300W per sekund => 80Ws i kondensatorn räcker i 60 millisekunder (under dessa 60 millisekunder kommer spänningen att sjunka successivt från 14 till 12.8V och möta batteriets spänning)
Notera att detta gäller under förutsättningen att det har varit helt tyst och så blir det direkt en last på 100A. Verkligheten ser inte ut så.
Notera också balansen mellan ESR hos batteri och ESR hos kondensator. Dvs ju sämre batteri och desto bättre (större och mindre ESR) kondensator - desto mera skillnad kommer man att märka på tex blinkande lampor i bilen.
Dessutom kan vän av ordning notera att jag har tagit i rejält med en 5F kondensator till 1kW slutsteg. Dvs fem gånger rekommendation.
Det här ändrar sig dock när vi tillför en spänningsstyv generator (dvs en generator som med sin spänningsregulator alltid strävar efter att hålla upp spänningen). Då kommer ESR hos matande batteri och generator att sjunka upp till generatorns märkström och kondensatorns inverkan minskar.
Yttre kondensatorer, Andra Mosebok När man börjar att studera saker som sker i tiden - tex musikintensitet eller strömförändringar över tid - så kallar man det för Tidsplanet. (Jämför med frekvens: frekvensplanet).
När man börjar att titta på vad som händer med dessa yttre kondensatorer i tidsplanet så blir genast den fysikaliska egenskapen "strömtröghet" - Induktans - oviljan mot förändring av strömmen - att spela in.
En annan aspekt är dessutom dom kemiska reaktioner som äger rum i ett bilbatteri, för när man lastar ett batteri med tex 100A så går det inte momentant 100A utan det finns en viss kemisk tröghet - i tidsplanet - mot att leverera ström (jag kan tyvärr ingenting om detta, någon annan kanske vet mera). Det går dock rätt så fort eftersom dom som har "provat" med tex en skiftnyckel över batteripolerna inte behöver vänta många ögonblick innan fyrverkeriet från helvetet startar.
I början av min långa utläggning gick jag igenom den switchade nätdelen och under vissa förhållanden så kan en yttre kondensatorer hjälpa ett dåligt dimensionerat inre kondensatorpaket i ett slutsteg. Att reda ut dom förhållandena är rätt komplicerat och innefattar en diskussion runt induktans i slutstegets avstörning och induktansen hos kabeln mellan batteri och (yttre) kondensator.
Kontentan är i alla fall att det inte går att entydigt i förväg säga att en yttre kondensator hjälper en inre kondensatorbank i ett slutsteg och i vilken grad den hjälper.
Överhuvudtaget så är det ett rent helvete att sitta och räkna på komplicerade saker i tidsplanet och det egentligen enda vettiga sättet är att mäta - vilket inte heller är särskilt elementärt.
Vrför vill vi då hjälpa en svag inre kondensatorbank? Switchhastigheten - dvs hur snabbt en transistor går från "av" till "på" ändras inte i någon större omfattning utan den hjälp vi vill ha är att undvika spänningsdippar beroende på fenomen såsom endera ledningsinduktans eller såsom ovan genomgånget i Första Mosebok: dvs under vissa förhållanden korta spänningsdippar som när man spelar musik leder till att slutsteget inte kan leverera maximal effekt.
Här är det också svårt att räkna utan vill man veta så måste man mäta. Återigen ingen direkt enkel historia.
----------------------------------------------------
Jag orkar inte skriva mer just nu. Kompletterar med mera sedan. CITERA INTE detta inlägg innan jag har hunnit skriva det "klart". Jag måste dessutom korrläsa och fila på formuleringar så klaga inte.....ännu...
("klart" kommer det alrdig att bli - jag skulle kunna skriva bortemot hundra sidor men orka.....)
/Göran
) och jag har inte kikat på´t efter det eftersom bilen startar här nere 
Får la kolla vätskenivån och dra en refreshladdning ngn ggn...
