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如何确定电源滤波器电路上的各种电容参数?

我们可以在电源滤波器电路上看到各种电容器,具有100uF,10uF,100nF和10nF的不同电容值。那么如何确定这些参数呢?我们先来看一下电容器。电容器的功能仅仅是存储电荷。众所周知,电源中需要进行电容器滤波,并且在每个芯片的电源引脚上放置了一个0.1uF的电容器以进行去耦。但是,某些板载芯片的电源引脚旁边的电容为何为0.1uF或0.01uF,有什么特殊性吗?要了解这一点,有必要了解电容器的实际特性。理想的电容器只是电荷的存储,即C,但实际制造的电容器并非如此简单。分析电源完整性时,常用的电容模型如图1所示。图1在图1中,ESR是电容器的串联等效电阻,ESL是电容器的串联等效电感,C是实际理想的电容器。 ESR和ESL由电容器的制造工艺和材料决定,无法消除。那么这两件事对电路有什么影响? ESR影响电源的纹波,ESL影响电容器的滤波器频率特性。我们知道:电容器Zc = 1 /ωC的容抗,电感Zl =ωL,ω=2πf的电感,实际电容器的复阻抗为:Z = ESR +jωL-1/jωC= ESR +j2πfL -1 /j2πfC。当频率非常低时,电容器工作,并且频率在一定程度上很高,因此电感的影响不容忽视。当频率较高时,电感起主导作用,电容器失去滤波作用。因此请记住,电容器不仅是高频电容器。实际电容器的滤波曲线如图2所示。如图2所示,电容器的等效串联电感取决于电容器的制造工艺和材料。实际的片状陶瓷电容器的ESL范围为十分之几nH至几nH。封装越小,ESL越小。从图2可以看出,电容器的滤波曲线不是平坦的,就像a& V',这意味着它具有选频特性。有时我们希望它尽可能平坦(以前的板级滤波),有时我们希望它尽可能锐利(滤波或开槽)。影响该特性的因素是电容器的品质因数Q:Q = 1 /ωCESRESR越大,Q越小,曲线越平坦。相反,ESR越小,Q越大,曲线越锐利。通常钽电容器和铝电解的ESL相对较小,但ESR较大,因此钽电容器和铝电解的有效频率范围很宽,非常适合以前的板级滤波。换句话说,在DC / DC或LDO的输入级中,通常使用容量较大的钽电容器进行滤波。并在芯片附近放置一些10uF和0.1uF电容器以进行去耦,陶瓷电容器的ESR极低。说了这么多,我应该在芯片的引脚附近放置0.1uF或0.01uF吗?下面列出以供参考。频率范围/ Hz电容器值DC-100K10uF或更高的钽电容器或铝电解100K-10M100nF(0.1uF)陶瓷电容器10M〜100M10nF(0.01uF)陶瓷电容器> 100M1nF(0.001uF)陶瓷电容器,PCB电源和接地电容器,因此,将来不要在所有产品中放置0.1uF电容器。在某些高速系统中,这些0.1uF电容器根本无法工作。

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