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1、如何理解电容的阻抗-频率曲线 今天我们来说一说电容的阻抗频率曲线。首先呢#xff0c;为什么要讲这个呢#xff1f;那是因为这个非常重要#xff0c;对我 们使用电容有很大的指导意义。
电容阻抗-频率曲线图 上图是一个典型的电容的阻抗频率曲线图#…陶瓷电容思考
1、如何理解电容的阻抗-频率曲线 今天我们来说一说电容的阻抗频率曲线。首先呢为什么要讲这个呢那是因为这个非常重要对我 们使用电容有很大的指导意义。
电容阻抗-频率曲线图 上图是一个典型的电容的阻抗频率曲线图为什么说它非常重要呢 首先它非常直观横轴上是频率纵轴是阻抗我们能很清楚的看出在各个频率点上电容的总阻抗 是多少。也能知道它在哪个频率点上谐振 ESR是多少。而这些内容都是我们在选择电容时所必须要 了解的。
曲线图的来源 那么电容曲线图为什么是这样的呢这是因为电容都不是理想的它会存在寄生参数可用简化模 型表示。 ESR 是等效串联电阻ESL是等效串联电感C为理想电容。因此实际电容的阻抗可以用数学公式表 示 我们画出这个公式的曲线就得到一个曲线图 在频率很低的时候可以看到感抗远小于容抗并且复阻抗的相位为负值说明电流超前电压这 是典型的电容充电特性所以说电容在低频主要表现为容性。 而在高频的时候感抗远大于容抗复阻抗的相位为正值说明电压超前电流是典型的电感施加电 压时的行为特征所以说电容在高频时表现为电感特性。 而在谐振时容抗和感抗相抵为0此时电容的总阻抗最小复阻抗相位为0表现为纯电阻特性 这个点就是电容的自谐振频率。在谐振频率左边电容主要呈容性在谐振频率右边电容主要呈感性。
滤波电容如何选择
电容最广泛的用途就是滤波那么如何看曲线选电容呢
其实就是选阻抗最低的。 我们知道整个阻抗曲线呈大V型只有在谐振频率点附近的阻抗才比较低。所以实际的去耦电容 都有一定的工作频率范围只有在谐振频率附近电容才有很好的去耦作用。 可能有人会觉得在频率比谐振频率高一点的时候电容都成感性了都不是电容了所以不能让噪 声的频率大于电容的谐振频率。其实这是错误的去耦就是要选阻抗低的阻抗低在电容上产生的电压 波动就小也就是噪声会小。
常规的MLCC陶瓷电容的曲线图 来看下常规的MLCC陶瓷电容的曲线图。可以看出不同的电容曲线是不同的容量大的ESR要 小写谐振频率低些主要滤低频。容量小的ESR要大些谐振频率要高些主要滤高频。 两种方式组合滤波 实际电路中我们需要去耦的频率范围会比较宽因此呢一个电容搞不定那怎么办呢我们经常有两 种方法来解决
一种是使用一个大电容和一个小电容并联。
还有一种是使用多个相同的电容并联。 那么这两种方法达到的效果分别是怎样的呢
首先来看大小电容并联。
大小两个电容分别有各自的谐振频率f1和f2。 当频率比较低的时候两个电容都成容性在频率比较高的时候两个电容都呈感性并联后总体阻 抗曲线都会保持原来的变化趋势因此数值上会比任意一个电容都小。 但是当频率大于f1并小于f2时大电容呈感性小电容呈容性两者并联就像是一个电感和一个 电容并联构成了LC并联谐振电路并在某一个频率点发生并联谐振导致该处阻抗很大。如果负载芯 片的电流需求正好落在这个频率那么会导致电压波动超标。所以我们需要选好电容的搭配情况。
再来看看相同电容并联的情况 n 个相同的电容并联谐振频率和单个电容一样但是在谐振点处的阻抗是原来的n分之一因此 多个相同的电容并联后阻抗曲线整体形状不变但是各个频点的整体阻抗变小。 2、陶瓷电容的ESR-谐振频率去哪儿查
“建议使用低ESR的电容如陶瓷电容” 我们在设计电路选取电容的时候经常会出现这样一段话都说陶瓷电容的ESR很低那到底多低 呢跟频率有关系吗 我相信很多人都会在心里问这些问题网上去查答案也比较笼统也没个具体的答案电容规格书貌 似也不写这个于是乎我们只知道陶瓷电容的ESR低等到设计的时候我们也凭“经验”xx大的电容应该 够了同时预留个大点的封装等板子做出来噪声大的话就换个大点容量的电容。。。 为了能得到更准确的答案使我们的设计更准确我翻了各大电容公司的网站终于找到一个比较好 的了---村田 如何查找陶瓷电容ESR等参数 网址如下 https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcidzh-cn
注这个网站有时刷新不出来可以多尝试几次 想知道什么电容的参数直接输入参数或者是型号点击型号然后就可以下载PDF或者是S参 数SPICE 网表等等非常全。
10uf_10V_X5R_0603 的 MLCC 参数如下图 如上图详细说明了该电容的各种参数特性直流偏压特性谐振频率ESR的随频率的变化损耗 角容量随温度的变化情况纹波电流造成的温升情况。 是不是非常详细呢
比如下图10uf_10V_X5R_0603 的ESR阻抗随频率的参数 我们可以看到 谐振频率在2MHz左右
ESR 并不是固定值在500Khz左右达到最低大概是3毫欧在100hz的时候ESR是3Ω左右差 别还是很大的。
我们也能看到10uf_10V_X5R_0603 的直流偏压特性 还有交流偏压特性 容量随温度的变化多下载些不同规格可以看出X7RX5RNP0Y5V等之间的差别 纹波电流与温度
