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关于滤波电容、去耦电容、旁路电容感化及其道理-2061.com-js848金沙

2017-07-12

一、关于滤波电容、去耦电容、旁路电容感化及其道理

从电路来讲,老是存在驱动的源和被驱动的负载。若是负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才气完成旌旗灯号的跳变,正在上升沿对照峻峭的时刻,电流比较大,如许驱动的电流便会吸取很大的电源电流,因为电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会发生反弹),这类电流相对一般状况来讲实际上就是一种噪声,会影响前级的一般事情。那就是耦合。

去藕电容就是起到一个电池的感化,知足驱动电路电流的转变,制止互相间的耦合滋扰。

旁路电容现实也是去藕合的,只是旁路电容一样平常是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声进步一条低阻抗鼓防路子。高频旁路电容一样平常比较小,凭据谐振频次一样平常是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一样平常比较大,是10u大概更大,根据电路中散布参数,和驱动电流的转变巨细去肯定。

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去耦和旁路皆能够看做滤波。去耦电容相当于电池,制止因为电流的突变而使电压下落,相当于滤纹波。详细容值能够凭据电流的巨细、希冀的纹波巨细、感化工夫的巨细去盘算。去耦电容一样平常皆很大,对更高频次的噪声,根基无效。旁路电容就是针对高频去的,也就是应用了电容的频次阻抗特性。

电容一样平常皆能够算作一个RLC串连模子。正在某个频次,会发作谐振,此时电容的阻抗便即是其ESR。若是看电容的频次阻抗曲线图,便会发明一样平常都是一个V形的曲线。详细曲线取电容的介质有关,以是挑选旁路电容还要思索电容的介质,一个对照保险的要领就是多并几个电容。

去耦电容正在集成电路电源和天之间的有两个感化:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路失落该器件的高频噪声。数字电路中典范的去耦电容值是0.1μF。这个电容的散布电感的典范值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的散布电感,它的并行共振频率约莫正在7MHz阁下,也就是说,关于10MHz以下的噪声有较好的去耦结果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。

1μF、10μF的电容,并行共振频率正在20MHz以上,去除高频噪声的结果要好一些。每10片阁下集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF阁下。最好不消电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这类卷起来的构造正在高频时显示为电感。要运用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用其实不严厉,可按C=1/F,即10MHz与0.1μF,100MHz与0.01μF。

退耦道理: (去耦即退耦)

妙手和先辈们老是通知我们如许的履历轨则:“正在电路板的电源接入端安排一个1~10μF的电容,滤除低频噪声;正在电路板上每一个器件的电源取地线之间安排一个0.01~0.1μF的电容,滤除高频噪声。”正在书店里可以或许获得的大多数的高速PCB设想、高速数字电路设计的典范教程中也诲人不倦的援用该首选轨则(老外俗称Rule of Thumb)。然则为何要如许运用呢?

起首便我的明白引见两个常用的简朴观点。

什么是旁路?旁路(Bypass),是指给旌旗灯号中的某些有害局部供应一条低阻抗的通路。电源中高频滋扰是典范的无用身分,需求将其正在进入目的芯片之前提早干掉,一样平常我们接纳电容抵达该目标。用于该目标的电容就是所谓的旁路电容(Bypass Capacitor),它应用了电容的频次阻抗特性(幻想电容的频率特性随频次的降低,阻抗低落,这个地球人皆晓得),能够看出旁路电容重要针对高频滋扰(下是相对的,一样平常以为20MHz以上为高频滋扰,20MHz以下为低频纹波)。

什么是退耦?退耦(Decouple), 最早用于多级电路中,为包管前后级间通报旌旗灯号而不相互影响各级静态事情点的而接纳的步伐。正在电源中退耦示意,当芯片内部停止开关行动或输出发作转变时,需 要瞬时从电源在线抽取较大电流,该瞬时的大电流能够致使电源在线电压的低落,从而引发对本身和其他器件的滋扰。为了削减这类滋扰,需求正在芯片四周设置一个 储电的“小水池”以供应这类瞬时的大电流才能。

正在电源电路中,旁路和退耦都是为了削减电源噪声。旁路重要是为了削减电源上的噪声对器件自己的滋扰(自我珍爱);退耦是为了削减器件发生的噪声对电源的滋扰(家丑不传扬)。有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频,我认为如许说是不正确的,高速芯片内部开关操纵能够高达上GHz,由此引发对电源线的滋扰显着曾经不属于低频的局限,为此目标的退耦电容一样需求有很好的高频特性。本文以下议论中其实不锐意辨别退耦和旁路,以为都是为了滤除噪声,而不管该噪声的泉源。

简朴道清楚明了旁路和退耦以后,我们来看看芯片事情时是如何正在电源线上发生滋扰的。我们竖立一个简朴的IO Buffer模子,输出接纳图腾柱IO驱动电路,由两个互补MOS管构成的输出级驱动一个带有串连源端婚配电阻的传输线(传输线阻抗为Z0)。

设电源引脚和天引脚的封装电感和引线电感之和离别为:Lv和Lg。两个互补的MOS管(接地的NMOS和接电源的PMOS)简朴作为开关运用。假定初始时候传输在线各点的电压和电流均为整,正在某一时候器件将驱动传输线为下电平,这时候器件便需求从电源管脚吸取电流。

正在工夫T1,使PMOS管导通,电流从PCB板上的VCC流入,流经封装电感Lv,逾越PMOS管,串连终端电阻,然后流入传输线,输出电流幅度为VCC/(2×Z0)。电流正在传输线网络上连续一个完好的返回(Round-Trip)工夫,正在工夫T2完毕。以后全部传输线处于电荷布满状况,不需要分外流入电流去保持。

当电流霎时涌过封装电感Lv时,将正在芯片内部的电源供应点发生电压被拉低的扰动。该扰动正在电源中被称之为同步开关噪声(SSN,Simultaneous Switching Noise;SSO,Simultaneous Switching Output Noise)或Delta I噪声。

正在工夫T3,封闭PMOS管,那一行动不会致使脉冲噪声的发生,由于在此之前PMOS管一向处于翻开状况且没有电流流过的。同时翻开NMOS管,这时候传输线、天平面、封装电感Lg和NMOS管构成一回路,有霎时电流流过开关B,如许正在芯片内部的天结点处发生参考电平点被举高的扰动。该扰动正在电源体系中被称之为天弹噪声(Ground Bounce,我小我私家读着地tan)。

现实电源体系中存在芯片引脚、PCB走线、电源层、底层等任何互联机皆存在肯定电感值,因而上面便IC级剖析的SSN和天弹噪声正在停止Board Level剖析时,以一样的体式格局存在,而不单单局限于芯片内部。便全部电源散布体系来讲(Power Distribute System)来讲,那就是所谓的电源电压陷落噪声。

由于芯片输出的开关操纵和芯片内部的操纵,需求瞬时的从电源抽取较大的电流,而电源特性来讲不克不及快速相应该电流转变,高速开关电源开关频次也唯一MHz量级。为了包管芯片四周电源在线的电压不至于由于SSN和天弹噪声低落凌驾器件手册划定的容限,那便需求正在芯片四周为高速电流需求供应一个储能电容,那就是我们所要的退耦电容。

以是电容主要散布参数的有三个:等效串联电阻ESR 等效串联电感ESL 、等效并联电阻EPR Rp 。个中最重要的是ESR、 ESL,现实正在剖析电容模子的时刻一样平常只用RLC简化模子,即剖析电容的C、ESR、ESL。

由于寄生参数的影响,尤其是ESL的影响,现实电容的频率特性表现出阻抗和频次成“V”字形的曲线,低频时随频次的降低,电容阻抗低落;当到最低点时,电容阻抗即是ESR;以后随频次的降低,阻抗增添,表现出电感特性(归功于ESL)。因而对电容的挑选需求思索的不单单是容值,借需求综合思索其他身分。

一切思索的起点都是为了低落电源天之间的感抗(知足电源最大容抗的条件下),正在有瞬时大电流流过电源体系时,不至于发生大的噪声滋扰芯片的电源天引脚。

电容的频率特性

当频次很高时,电容不再被当作集总参数对待,寄生参数的影响弗成疏忽。寄生参数包孕Rs,等效串连电阻(ESR)和Ls等效串连电感(ESL)。电容器现实等效电路如图1所示,个中C为静电容,1Rp为走漏电阻,也称为绝缘电阻,值越大(一般正在GΩ级以上),泄电越小,机能也就越牢靠。

由于Pp一般很大(GΩ级以上),以是正在现实运用中能够疏忽,Cda和Rda离别为介质吸取电容和介质吸取电阻。介质吸取是一种有滞后性子的内部电荷分布,它使快速放电后处于开路状况的电容器规复一部分电荷。

ESR和ESL对电容的高频特性影响最大,以是常用如图1(b)所示的串连RLC简化模子,能够计算出谐振频次和等效阻抗:

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图1 去耦电容模子图

电容器串连RLC模子的频域阻抗图如图2所示,电容器正在谐振频次以下显示为容性;正在谐振频次以上时显示为感性,此时的电容器的去耦感化逐步削弱。同时借发明,电容器的等效阻抗跟着频次的增大先减小后增大,等效阻抗最小值为发作正在串连谐振频次处的ESR。

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图2 电容器串连RLC模子的频域阻抗图

由谐振频次式(4-8)可得出,容值巨细和ESL值的转变都邑影响电容器的谐振频次,如图3所示。因为电容正在谐振点的阻抗最低,以是设计时只管选用fR和现实事情频次邻近的电容。正在事情频次转变局限很大的情况中,能够同时思索一些fR较小的大电容取fR较大的小电容混淆运用。

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二、电容的事情道理、分类挑选取运用

话说电容之一:电容的感化

作为无源元件之一的电容,其感化不外乎以下几种:

1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的感化。上面分类胪陈之:

1)旁路

旁路电容是为当地器件供应能量的储能器件,它能使稳压器的输出匀称化,低落负载需求。 便像小型可充电电池样,旁路电容可以或许被充电,并背器件停止放电。 为只管削减阻抗,旁路电容要只管接近负载器件的供电电源管脚和天管脚。 那可以或许很好天防备输入值过大而致使的天电位举高和噪声。天弹是天衔接处在经由过程大电流毛刺时的电压降。

2)去藕

去藕,又称解藕。 从电路来讲, 老是能够辨别为驱动的源和被驱动的负载。若是负载电容比较大, 驱动电路要把电容充电、放电, 才气完成旌旗灯号的跳变,正在上升沿对照峻峭的时刻, 电流比较大, 如许驱动的电流便会吸取很大的电源电流,因为电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会发生反弹),这类电流相对一般状况来讲实际上就是一种噪声,会影响前级的一般事情,那就是所谓的“耦合”。

去藕电容就是起到一个“电池”的感化,知足驱动电路电流的转变,制止互相间的耦合滋扰。将旁路电容和去藕电容联合起来将更轻易明白。旁路电容现实也是去藕合的,只是旁路电容一样平常是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声下一条低阻抗鼓防路子。高频旁路电容一样平常比较小,凭据谐振频次一样平常与0.1μF、0.01μF 等;而去耦合电容的容量一样平常较大,能够是10μF 大概更大,根据电路中散布参数、和驱动电流的转变巨细去肯定。

旁路是把输入旌旗灯号中的滋扰作为滤除工具,而去耦是把输出旌旗灯号的滋扰作为滤除工具,防备滋扰旌旗灯号返回电源。那应该是他们的素质区分。

3)滤波

从理论上(即假定电容为纯电容)道,电容越大,阻抗越小,经由过程的频次也越高。但实际上凌驾1μF 的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,以是频次下后反而阻抗会增大。偶然会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时候大电容通低频,小电容通高频。电容的感化就是通高阻低,通高频阻低频。电容越小低频越轻易经由过程,电容越大高频越轻易经由过程。

具体用正在滤波中,大电容(1000μF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友形象天将滤波电容比作“水塘”。因为电容的两头电压不会突变,由此可知,旌旗灯号频次越高则衰减越大,可很形象的道电容像个水塘,不会果几滴水的到场或蒸发而引发水量的转变。它把电压的更改转化为电流的转变,频次越下,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的历程。

4)储能

储能型电容器经由过程整流器收集电荷,并将存储的能量经由过程变换器引线传送至电源的输出端。 电压额定值为40~450VDC、电容值正在220~150 000μF 之间的铝电解电容器(如EPCOS 公司的 B43504 或B43505)是较为常用的。凭据差别的电源要求,器件偶然会接纳串连、并联或其组合的情势, 关于功率级凌驾10KW 的电源,一般接纳体积较大的罐形螺旋端子电容器。

2、应用于旌旗灯号电路,重要完成耦合、振荡/同步及时间常数的感化:

1)耦合

举个例子来说,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使旌旗灯号发生压降反应到输入端构成了输入输出旌旗灯号耦合, 这个电阻就是发生了耦合的元件,若是正在这个电阻两头并联一个电容, 因为恰当容量的电容器对交换旌旗灯号 较小的阻抗,如许便减小了电阻发生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。

2)振荡/同步

包孕RC、LC 振荡器及晶体的负载电容皆属于那一领域。

3)时间常数

那就是常见的 R、C 串连组成的积分电路。当输入旌旗灯号电压加正在输入端时,电容(C)上的电压逐步上升。而其充电电流则跟着电压的上升而减小。电流经由过程电阻(R)、电容(C)的特性经由过程上面的公式形貌:

i = (V / R)e - (t / CR)

话说电容之二:电容的挑选

一般,应当怎样为我们的电路挑选一颗适宜的电容呢?笔者以为,应基于以 下几点思索:

1、静电容量;

2、额定耐压;

3、容值偏差;

4、直流偏压下的电容转变量;

5、噪声品级;

6、电容的范例;

7、电容的规格。

那么,是不是有捷径可寻呢?实在,电容作为器件的核心元件,险些每一个器件的 Datasheet 大概 Solutions,皆对照明白天指明了核心元件的挑选参数,也就是说,据此可以获得根基的器件挑选要求,然后再进一步完美细化之。实在选用电容时不单单是只看容量和封装,详细要看产物所运用情况,特别的电路必需用特别的电容。

上面是 chip capacitor 凭据电介质的介电常数分类, 介电常数间接影响电

路的稳定性。

NP0 or CH (K 《 150): 电气机能最稳固,基本上不随温度﹑电压取工夫的改动而改动,适用于对稳定性要求下的高频电路。鉴于K 值较小,以是正在0402、0603、0805 封装下很难有大容量的电容。如 0603 一样平常最大的 10nF以下。X7R or YB (2000 《 K 《 4000): 电气机能较稳固,正在温度﹑电压取工夫改动时机能的转变其实不明显(?C 《 ±10%)。适用于隔曲、巧合、旁路取对容量稳定性要求不太高的全频鉴电路。Y5V or YF(K 》 15000): 容量稳定性较 X7R 差(?C 《 +20% ~ -80%),容量﹑消耗对温度、电压等测试前提较敏感,但因为其K 值较大,以是适用于一些容值要求较下的场所。

话说电容之三:电容的分类

电容的分类体式格局及品种许多,基于电容的质料特性,其可分为以下几大类:

1、铝电解电容

电容容量局限为0.1μF ~ 22000μF,下脉动电流、少寿命、大容量的不贰之选,普遍应用于电源滤波、解藕等场所。

2、薄膜电容

电容容量局限为0.1pF ~ 10μF,具有较小公役、较下容量稳定性及极低的压电效应,因而是X、Y 平安电容、EMI/EMC 的首选。

3、钽电容

电容容量局限为2.2μF ~ 560μF,低等效串连电阻(ESR)、低等效串连 电感(ESL)。脉动吸取、瞬态相应及噪声抑止皆优于铝电解电容,是下稳固电源的幻想挑选。

4、陶瓷电容

电容容量局限为0.5pF ~ 100μF,奇特的质料和薄膜手艺的结晶,逢迎了现今“更沉、更薄、更节能“的设想理念。

5、超等电容

电容容量局限为0.022F ~ 70F,极高的容值,因而又称做“金电容”大概“法拉电容”。主要特点是:超高容值、优越的充/放电特性,适合于电能存储 和电源备份。瑕玷是耐压较低,工作温度局限较窄。

话说电容之四:多层陶瓷电容(MLCC)

关于电容而言,小型化和下容量是永恒不变的发展趋势。个中,要数多层陶瓷电容(MLCC)的生长最快。

多层陶瓷电容正在便携产物中普遍运用极其普遍,但近年来数字产物的技术进步对其提出了新要求。比方,手机要求更高的传输速度和更高的机能;基带处理器要求高速度、低电压;LCD 模块要求低厚度(0.5mm)、大容量电容。 而汽车情况的刻薄性对多层陶瓷电容更有特别的要求:起首是耐高温,安排于其中的多层陶瓷电容必需能知足150℃ 的工作温度;其次是正在电池电路上需求短路生效珍爱设想。

也就是说,小型化、高速度和下机能、耐高温前提、下可靠性已成为陶瓷电容的要害特性。

陶瓷电容的容量随直流偏置电压的转变而转变。直流偏置电压低落了介电常数, 因而需求从质料方面,低落介电常数对电压的依靠,优化直流偏置电压特性。

运用中较为常见的是 X7R(X5R)类多层陶瓷电容, 它的容量重要集中正在1000pF 以上,该类电容器主要性能目标是等效串连电阻(ESR),正在下波纹电 流的电源去耦、滤波及低频旌旗灯号耦合电路的低功耗显示对照凸起。

另外一类多层陶瓷电容是 C0G 类,它的容量多正在 1000pF 以下, 该类电容器主要性能目标是消耗角正切值 tgδ(DF)。传统的贵金属电极(NME)的 C0G 产物 DF 值局限是 (2.0 ~ 8.0) × 10-4,而技术创新型贵金属电极(BME)的C0G 产物 DF 值局限为 (1.0 ~ 2.5) × 10-4, 约是前者的 31 ~ 50%。 该 类产品正在载有 T/R 模块电路的 GSM、CDMA、无绳电话、蓝牙、GPS 体系中低功耗特性较为明显。较多用于种种高频电路,如振荡/同步器、定时器电路等。

话说电容之五:钽电容

替换电解电容的误区一般的见解是钽电容机能比铝电容好,由于钽电容的介质为阳极氧化后生成 的五氧化二钽,它的介电才能(一般用ε 示意)比铝电容的三氧化二铝介质要下。

因而正在一样容量的状况下,钽电容的体积能比铝电容做得更小。(电解电容的电 容量取决于介质的介电才能和体积,正在容量肯定的状况下,介电才能越下,体积 便能够做得越小,反之,体积便需求做得越大)再加上钽的性子对照稳固,以是 一般以为钽电容机能比铝电容好。

但这类凭阳极判定电容机能的要领曾经过期了,现在决意电解电容机能的闭 键其实不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。由于差别的阴极和差别的阳极可 以组合成差别品种的电解电容,其机能也大不雷同。接纳同一种阳极的电容因为 电解质的差别,机能能够差异很大,总之阳极关于电容机能的影响远远小于阴极。 另有一种见解是以为钽电容比铝电容机能好,重要是因为钽加上二氧化锰阴 极助势后才有显着好于铝电解液电容的显示。若是把铝电解液电容的阴极改换为 二氧化锰, 那么它的机能实在也能提拔很多。

能够一定,ESR 是权衡一个电容特性的主要参数之一。 然则,挑选电容,应制止 ESR 越低越好,品格越高越好等误区。权衡一个产物,一定要全方位、 多角度的去思索,切不可把电容的感化有意无意的强调。

---以上援用了局部网友的经验总结。

一般电解电容的构造是阳极和阴极和电解质,阳极是钝化铝,阴极是纯铝, 以是要害是正在阳极和电解质。阳极的优劣干系着耐压电介系数等题目。

一般来说,钽电解电容的ESR 要比一致容量一致耐压的铝电解电容小许多, 高频机能更好。若是谁人电容是用正在滤波器电路(好比中央为50Hz 的带通滤波益。但是,那需求您正在PCB 面积、器件数量取本钱之间追求折中。

话说电容之六:电解电容的电参数

这里的电解电容器主要指铝电解电容器,其根基的电参数包孕以下五点:

1、电容值

电解电容器的容值,取决于正在交流电压下事情时所显现的阻抗。因而容值, 也就是交换电容值,跟着事情频次、电压和测量方法的转变而转变。正在尺度 JISC 5102 划定:铝电解电容的电容量的丈量前提是正在频次为 120Hz,最大交 流电压为 0.5Vrms,DC bias 电压为1.5 ~ 2.0V 的条件下停止。能够断言, 铝电解电容器的容量随频次的增添而减小。

2、消耗角正切值 Tan δ

正在电容器的等效电路中,串连等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Tan δ, 这里的 ESR 是正在 120Hz 下盘算得到的值。明显,Tan δ 跟着丈量频次 的增添而变大,随丈量温度的下落而增大。

3、阻抗 Z

正在特定的频次下,障碍交流电流畅过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它取电 容等效电路中的电容值、电感值亲切相干,且取 ESR 也有干系。

Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]

式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC

XL = ωL = 2πfL

电容的容抗(XC)正在低频次范围内跟着频次的增添逐渐减小,频次继承增添 到达中频局限时电抗(XL)降至 ESR 的值。当频次到达高频局限时感抗(XL) 变成主导,以是阻抗是跟着频次的增添而增添。

4、泄电流

电容器的介质对直流电流具有很大的障碍感化。但是,因为铝氧化膜介质上 浸有电解液,正在施加电压时,从新构成的和修复氧化膜的时刻会发生一种很小 的称之为泄电流的电流。一般,泄电流会跟着温度和电压的降低而增大。

5、纹波电流和纹波电压

正在一些材料中将此两者称做“涟波电流”和“涟波电压”,实在就是 ripple current,ripple voltage。 寄义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和ESR 之间的干系亲切,能够用上面的式子示意:

Urms = Irms × R

式中,Vrms 示意纹波电压

Irms 示意纹波电流

R 示意电容的 ESR

由上可见,当纹波电流增大的时刻,纵然正在 ESR 连结稳定的状况下,涟波电压也会成倍进步。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,那也是要求电容具有更低 ESR 值的缘由。叠加入纹波电流后,因为电容内部的等效勾通电阻(ESR)引发发烧,从而影响到电容器的使用寿命。一样平常的,纹波电流取 频次成反比,因而低频时纹波电流也对照低。

话说电容之七:电容器参数的根基公式

1、容量(法拉)

英制: C = ( 0.224 × K · A) / TD

公制: C = ( 0.0884 × K · A) / TD

2、电容器中存储的能量

E = 1/2 CV2

3、电容器的线性充电量

I = C (dV/dt)

4、电容的总阻抗(欧姆)

Z = √ [ RS

2 + (XC – XL)2 ]

5、容性电抗(欧姆)

XC = 1/(2πfC)

6、相位角 Ф

幻想电容器:超前当前电压 90o

幻想电感器:滞后当前电压 90o

幻想电阻器:取当前电压的相位雷同

7、耗散系数 (%)

D.F. = tan δ (消耗角)

= ESR / XC

= (2πfC)(ESR)

8、品格身分

Q = cotan δ = 1/ DF

9、等效串连电阻ESR(欧姆)

ESR = (DF) XC = DF/ 2πfC

10、功率斲丧

Power Loss = (2πfCV2) (DF)

11、功率因数

PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)

12、均方根

rms = 0.707 × Vp

13、千伏安KVA (千瓦)

KVA = 2πfCV2 × 10-3

14、电容器的温度系数

T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 106

15、容量消耗(%)

CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100

16、陶瓷电容的可靠性

L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y

17、串连时的容值

n 个电容串连:1/CT = 1/C1 + 1/C2 + ,,。 + 1/Cn

两个电容串连:CT = C1 · C2 / (C1 + C2)

18、并联时的容值

CT = C1 + C2 + ,,。 + Cn

19、反复次数(Againg Rate)

A.R. = % △C / decade of time

上述公式中的标记阐明以下:

K = 介电常数

A = 面积

TD = 绝缘层厚度

V = 电压

t = 工夫

RS = 串连电阻

f = 频次

L = 电感感性系数

δ = 消耗角

Ф = 相位角

L0 = 使用寿命

Lt = 实验寿命

Vt = 测试电压

V0 = 事情电压

Tt = 测试温度

T0 = 工作温度

X , Y = 电压取温度的效应指数。

话说电容之八:电源输入端的X,Y 平安电容

正在交换电源输入端,一样平常需求增添三个电容去抑止EMI 传导滋扰。交换电源的输入一样平常可分为三根线:前线(L)/整线(N)/地线(G)。正在前线和地线之间及正在整线和地线之间并接的电容,一样平常称之为Y 电容。

那两个Y电容衔接的位置对照要害,必需需求相符相干安全标准,以防引发电子设备泄电或机壳带电,轻易危及人身安全及生命,以是它们皆属于平安电容,要求电容值不克不及偏偏大,而耐压必需较下。一般地,事情正在亚热带的机械,要求对地漏电电流不克不及超0.7mA;事情正在温带机械,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因而,Y 电容的总容量一样平常皆不能超过4700pF。

稀奇提醒:Y 电容为平安电容,必需获得平安检测机构的认证。Y 电容的耐压一样平常都标有平安认证标记和AC250V 或AC275V 字样,但其真正的直流耐压高达5000V 以上。因而,Y 电容不克不及随便运用标称耐压AC250V,或DC400V之类的一般电容去代用。

正在前线和整线抑止之间并联的电容,一样平常称之为X 电容。因为这个电容衔接的位置也对照要害,一样需求相符安全标准。因而,X 电容一样也属于平安电容之一。X 电容的容值许可比Y 电容大,但必需正在X 电容的两头并联一个平安电阻,用于防备电源线拔插时,因为该电容的充放电历程而致电源线插头长时间带电。

安全标准划定,当正在事情之中的机械电源线被拔掉时,正在两秒钟内,电源线插头两头带电的电压(或对天电位)必需小于本来额定事情电压的30%。同理,X 电容也是平安电容,必需获得平安检测机构的认证。X 电容的耐压一样平常都标有平安认证标记和AC250V 或AC275V 字样,但其真正的直流耐压高达2000V 以上,运用的时刻不要随便运用标称耐压AC250V,或DC400V 之类的一般电容去代用。

X 电容一样平常皆选用纹波电流比较大的散脂薄膜类电容,这类电容体积一样平常皆很大,但其许可霎时充放电的电流也很大,而其内阻响应较小。一般电容纹波电流的目标都很低,静态内阻较下。用一般电容替代X 电容,除耐压前提不克不及 知足之外,一样平常纹波电流目标也是难以知足要求的。

实际上,仅仅依赖于Y 电容和X 电容去完整滤撤除传导滋扰旌旗灯号是不太能够的。由于滋扰旌旗灯号的频谱异常宽,根基掩盖了几十KHz 到几百MHz,以至上千MHz 的频次局限。一般,对低端滋扰旌旗灯号的滤除需求很大容量的滤波电容,但遭到平安前提的限定,Y 电容和X 电容的容量皆不能用大;

对高端滋扰旌旗灯号的滤除,大容量电容的滤波机能又极差,特别是散脂薄膜电容的高频机能一样平常皆对照差,由于它是用卷绕工艺消费的,而且散脂薄膜介质高频相应特性取陶瓷或云母比拟相差很远,一样平常散脂薄膜介质皆具有吸附效应,它会低落电容器的事情频次,散脂薄膜电容事情频次局限约莫皆正在1MHz 阁下,凌驾1MHz 其阻抗将明显增添。

因而,为抑止电子设备发生的传导滋扰,除选用Y 电容和X 电容以外,还要同时选用多个范例的电感滤波器,组合起来一同滤除滋扰。电感滤波器多属于低通滤波器,但电感滤波器也有许多规格范例,比方有:差模、共模,和高频、低频等。每种电感重要都是针对某一小段频次的滋扰旌旗灯号滤除而起作用,对别的频次的滋扰旌旗灯号的滤除结果不大。

一般,电感量很大的电感,其线圈匝数较多,那么电感的分布电容也很大。高频滋扰旌旗灯号将经由过程分布电容旁路失落。并且,导磁率很下的磁芯,其事情频次则较低。现在,大量运用的电感滤波器磁芯的事情频次大多数皆正在75MHz 以下。关于事情频次要求对照下的场所,必需选用高频环形磁芯,高频环形磁芯导磁率一样平常都不高,但漏感稀奇小,好比,非晶合金磁芯,坡莫合金等。


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