一、電容的容值
容值表
常用陶瓷電容容量范圍:0.5pF~100uF。
實(shí)際生產(chǎn)的電容的陶瓷容量值也是離散的,常用電容容量如下表:
陶瓷電容容量從 0.5pF 起步,可以做到 100uF,并且根據(jù)電容封裝(尺寸)的不同,容量也會(huì)不同。
如何選擇合適的電容
選購(gòu)電容器不能一味的選擇大容量,選擇合適的才是正確的,例如 0402 電容可以做到 10uF/10V,0805
的電容可以做到 47uF/10V,但是為了好采購(gòu)、成本低,一般都不會(huì)頂格選電容。
一般推薦 0402 選 4.7uF-6.3V,0603 選 22uF/6.3,0805 選 47uF/6.3V,其它更高耐壓需要對(duì)應(yīng)降低
容量。
滿(mǎn)足要求的情況下,選擇主要就看是否常用,價(jià)格是否低廉。
二、阻抗-頻率曲線
為什么會(huì)出現(xiàn)阻抗-頻率曲線
電容都不是理想的?。。。?!可以將電容等效成以下模型:
R:等效串聯(lián)電阻
L:等效串聯(lián)電感
C:理想電容
由等效模型得到電容復(fù)阻抗的計(jì)算公式:
對(duì)于等效模型和阻抗-頻率曲線的分析
很容易看出,在頻率比較低(??比較?。┑臅r(shí)候,容抗遠(yuǎn)大于感抗,電容主要成容性,在頻率比較高的時(shí)候,電容主要呈感性。當(dāng)諧振的時(shí)候,阻抗等于等效串聯(lián)電阻,此時(shí)阻抗達(dá)到最小值,如果是用來(lái)濾波的話,此時(shí)效果最好。
看曲線選電容
阻抗低在電容上產(chǎn)生的電壓波動(dòng)就比較小,也就是說(shuō)噪聲會(huì)比較小
(重點(diǎn))電容去耦的兩種方式分析
先提起按引入一個(gè)概念(本文下面要講)
由上圖可以得到,不同的電容曲線不同,容量大的ESR要小一些,諧振頻率低些,主要濾低頻;容量小的ESR要大一些,諧振頻率高些,主要濾高頻
實(shí)際中,我們需要去耦的頻率范圍會(huì)比較寬,所以一個(gè)電容可能搞不定,所以我們經(jīng)常用兩種方式,我們來(lái)分析一下這兩種方法分別達(dá)到的效果
方式一:一大一小并聯(lián)
- 頻率較低時(shí),兩個(gè)電容都成容性
- 頻率較高時(shí),兩個(gè)電容都成感性、
所以并聯(lián)后總體阻抗曲線都會(huì)保持原來(lái)的變化趨勢(shì),因此,數(shù)值上會(huì)比任意一個(gè)電容都小。
但是在頻率位于f1和f2之間時(shí),大電容呈感性,小電容呈容性,兩者并聯(lián)就像一個(gè)電感和一個(gè)電容并聯(lián),構(gòu)成了LC諧振電路,如下圖所示:
會(huì)在某一點(diǎn)阻抗很大,如果負(fù)載剛好落在這個(gè)頻率,會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)超標(biāo),所以,需要選好電容搭配
方式二:多個(gè)同容值并聯(lián)
n個(gè)相同的電容并聯(lián),諧振頻率和單個(gè)電容一樣,但是在諧振點(diǎn)處的阻抗是原來(lái)的n分之一
需要注意:實(shí)際中安裝電感(引線電感和過(guò)孔引入的電感等)會(huì)導(dǎo)致諧振頻率降低
三、ESR
關(guān)心的場(chǎng)景
在電源設(shè)計(jì)中,我們會(huì)關(guān)注電壓紋波的大小,電源紋波太大會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響。所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要評(píng)估紋波大小,根據(jù)DCDC原理,可以得到紋波計(jì)算公式:
當(dāng)ESR增大時(shí),公式計(jì)算結(jié)果會(huì)變大(輸出紋波大小和ESR正相關(guān))
影響ESR的因素
- 頻率
根據(jù)ESR-頻率曲線(如下)
ESR值受頻率影響很大,并且基本在電容自諧振頻率處最小。以10uF電容為例:100hz時(shí)3歐,800Khz是是3毫歐,相差了一千倍。
開(kāi)關(guān)電源頻率通常在100Khz-2Mhz。陶瓷電容的ESR較小,所以DCDC通常使用陶瓷電容。
- 不同容量大小的MLCC的ESR值是不同的
可以通過(guò)村田官網(wǎng)查詢(xún)準(zhǔn)確的ESR值
由上表可以大概推測(cè),但是想知道準(zhǔn)確的可以去村田官網(wǎng)
查詢(xún)ESR方法:https://www.bilibili.com/video/BV1wT4y1J7oL/
四、諧振頻率
常見(jiàn)電容的諧振頻率表
C減小,諧振頻率F增大。這也解釋了我們常說(shuō)的:小電容濾高頻,大電容濾低頻
注意
第二點(diǎn)已經(jīng)提到需要注意:實(shí)際中安裝電感(引線電感和過(guò)孔引入的電感等)會(huì)導(dǎo)致諧振頻率降低文章來(lái)源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-538279.html
本文為學(xué)習(xí)課程“硬件工程師練成之路”的筆記
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