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电源设计中不应忽略电容的存在

时间:2024-11-23

我们经常忽略电源电路设计中电容器的存在。

实际上,作为出色的设计,电源设计应该非常重要。

它极大地影响了整个系统的性能和成本。

在此,仅介绍在电路板电源设计中使用电容器的方法。

这通常是电源设计中最容易被忽视的地方。

许多人从事ARM,DSP和FPGA。

乍一看,它们似乎非常先进,但是它们可能无法为其系统提供便宜而可靠的电源解决方案。

这也是我们的家用电子产品功能丰富而性能较差的主要原因之一。

根本原因是研发氛围。

大多数研发工程师都很无聊,也不可靠。

公司只为短期利益寻求丰富的功能。

今天就杀鸡,吃饱饭吧。

不管明天有没有鸡蛋要吃,“路上都有骨头饿了”。

可惜。

言归正传,让我先介绍一下电容器。

每个人的大多数电容概念仍然停留在理想的电容阶段。

一般而言,电容为C。

但是我不知道电容器的许多重要参数,也不知道1uF陶瓷电容器和1uF铝电解电容器之间的区别。

实际电容可以等效于以下电路形式:C:电容值。

通常,它是指在1kHz,1V等效交流电压和0V直流偏置电压的条件下进行的测量。

但是,可以有许多不同的电容测量环境。

但要注意的一件事是,电容值C本身会随环境而变化。

ESL:电容器等效串联电感。

电容器的引脚为电感。

在低频应用中,电感电抗很小,因此可以忽略不计。

当频率较高时,必须考虑该电感。

例如,采用0805封装的0.1uF贴片电容器,每个引脚的电感为1.2nH,则ESL为2.4nH。

您可以计算出C和ESL的谐振频率约为10MHz。

当频率高于10MHz时,电容将反映为电感特性。

ESR:电容器等效串联电阻。

无论哪种电容器具有等效串联电阻,当电容器在谐振频率下工作时,电容器的电容和电感都相等,因此等效于电阻,该电阻为ESR。

由于电容器结构不同,会有很大的差异。

铝电解电容器的ESR通常在几百毫欧到几欧姆之间,而陶瓷电容器的ESR通常在几十毫欧。

钽电容器介于铝电解电容器和陶瓷电容器之间。

让我们看一下一些X7R陶瓷电容器的频率特性:当然,还有许多与电容器有关的参数,但设计中最重要的参数是C和ESR。

以下是三种常用电容器的简要介绍:铝电解电容器,陶瓷电容器和钽电容器。

1)铝电容器是通过将铝箔氧化,然后将绝缘层夹在中间,然后浸入电解液中制成的。

该原理是化学原理。

电容器的充电和放电取决于化学反应,并且电容器对信号的响应速度受电解质的影响。

中等带电离子的运动速度极限通常适用于低频(低于1M)的过滤场合。

ESR主要是铝电阻和电解质的等效电阻之和,并且该值相对较大。

铝电容器的电解质将逐渐挥发,导致电容器减少甚至失效,并且挥发速度随着温度的升高而增加。

温度每升高10度,电解电容器的寿命就会减半。

如果电容器可以在27度的室温下使用10,000小时,则只能在57度的温度下使用1250小时。

因此,铝电解电容器不应太靠近热源。

2)陶瓷电容器依靠物理反应来存储电能,因此它们具有非常高的响应速度,可应用于G应用。

但是,由于电介质不同,陶瓷电容器也表现出很大的差异。

最佳性能是由C0G制成的电容器,该电容器具有较小的温度系数,但材料的介电常数较小,因此电容值不能太大。

最差的性能是Z5U / Y5V材料。

这种材料的介电常数大,因此电容可以是几十微法拉。

但是,这种材料受te的影响非常严重。