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ESL對于電容選擇有何影響 ESR是不是越小越好呢

2021-04-09 18:29:13

對于電容,從理想的角度來講,應(yīng)該是電容的容值越大,容抗越低,對交流的濾波效果越好,然而實際上一般容值越大的電容,寄生電感也越大,其實際的阻抗值為:電容的特性阻抗曲線如下圖所示:

在自諧振點前,電容呈現(xiàn)電容的特性,在自諧振點之后,呈現(xiàn)電感的特性,并且隨著感抗值和頻率的增加,對于高頻信號的退耦和旁路作用也隨之減弱。因此對于電容的選擇,不僅僅要考慮其容值,還有需要考慮ESR和ESL等方面。
ESL對于電容選擇是非常大的一個影響因素,ESL越大,諧振點右邊的阻抗越高;同時,諧振點也會隨著ESL的增大,往左邊偏移,導(dǎo)致低阻抗的區(qū)域變小,需要更多的電容并聯(lián)才能有相同的效果。所以對于選取電容而言,ESL越小越好。
那么ESR是不是也是越小越好呢?一般我們認為比較大的ESR會增加板子的功耗,會影響電容濾波旁路的效果,在PDN設(shè)計時,ESR更是讓我們苦惱。然而,有些情況是需要ESR比較高的,例如LDO電路,ESR產(chǎn)生的電壓波動能及時反饋負載的電流波動,以便LDO電源及時調(diào)整,因此需要ESR比較大。還有ESR越小,Q值越大,在一些需要小Q值電容的場合,ESR也不是越小越好的。
下面再來看看不同作用的電容選值時有什么側(cè)重點。
旁路電容,主要是減弱來自高頻分量或者電源線的射頻能量,因此要考慮到射頻分量所在頻率的低阻抗通道,以增加其削弱效果,還要考慮寄生電感對其自諧振頻率的影響,此時,就要考慮電容結(jié)構(gòu)的問題了,一般的饋通和插裝電容都有比較長的引腳,寄生電感比較大,對于高頻的濾波效果不佳,因此貼片電容一般是旁路電容的最佳選擇。
去耦電容,容值的選擇一般按照 的公式來計算,C是電容值,I是瞬變電流,?t是開關(guān)時間,?V是允許的壓降。實際上去耦電容應(yīng)用時一般都是兩個電容并聯(lián)退耦的方法,一般電容之間有兩個數(shù)量值的差別(例如0.1uF和10uF),這樣可以在一個比較寬的頻率范圍內(nèi)都有一個比較好的電容特性。另外小的ESR也是退耦電容選擇的重點。
儲能電容,需要確保能夠足夠穩(wěn)定的電壓和電流,所以一般需要選擇容值比較大的電容,一般都是在uF級別,同時需要防止電壓波動損壞電容器,所以儲能電容的選擇一般還要考慮其額定電壓,一般為工作電壓的兩倍以上。
電容的選擇需要考慮到各個方面,介質(zhì)材料,可靠性等都會對電容的選擇有一定的影響。下圖是關(guān)于電容器種類性能介紹的一個總結(jié)。

電容的選擇對于EMC的影響是比較大,正確的選擇可以有效的減小板上的EMI干擾,但是錯誤的選擇反而會使情況惡化?!?/p>

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