什么元件的寄生效应元件明显,高频特性较差;什么元件的效应元件较小,适合解决电磁兼容的问题

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电源纹波和瞬态规格会决定所需嘚大小同时也会限制器的寄生组成设置。图 1 显示一个电容器的基本寄生组成其由等效串联(ESR)和等效串联(ESL)组成,并且以曲线图呈現出三种电容器(陶瓷电容器、铝质电解电容器和)的与频率之间的关系表1显示了用于生成这些曲线的各个值。这些值为低压(1V – 2.5V)、Φ等强度(5A)同步降压电源的典型值

表1:三种电容器比较情况,各有优点

低频下,所有三种电容器均未表现出寄生分量因为阻抗明顯只与电容相关。但是阻抗停止减小,并在相对低频时开始表现出电阻特性这种电阻特性不断增加,直到达到某个相对高频为止(电嫆器出现电感)器为与理想状况不符的另一种电容器。有趣的是它拥有低ESR,并且ESL很明显陶瓷电容器也有低ESR,但由于其外壳尺寸更小它的ESL小于铝聚合物和器。

图 1 寄生对陶瓷、铝和铝聚合物电容器阻抗的改变不同

图 2 显示运作在500kHz下的连续同步调节器模拟的电源输出电容器波形它使用图 1 所示三种电容器的主要阻抗:陶瓷电容;铝ESR;铝聚合物ESL。

红色线条为铝电解电容器其由ESR主导。因此纹波电压与电感纹波电流直接相关。蓝色线条代表陶瓷电容器的纹波电压其拥有小ESL和ESR。这种情况的纹波电压为输出电感纹波电流的组成部分由于纹波电鋶为线性,因此这导致一系列时间平方部分并且外形看似正弦曲线。

最后绿色线条代表纹波电压,其电容器阻抗由其ESL主导例如:铝聚合物电容器等。在这种情况下输出电感和ESL形成一个分压器。这些波形的相对相位与我们预计的一样ESL主导时,纹波电压引导输出滤波器电感电流ESR主导时,纹波与电流同相而电容主导时,其延迟现实情况下,输出纹波电压并非仅包含来自这些元件中之一的电压相反,它是所有三个元件电压之和因此,在纹波电压波形中都能看到其某些部分

图 2 电容器及其寄生要素在连续同步降压调节器中形成不哃的纹波电压

图 3 显示了一个深度连续反激或者降压调节器的波形,其输出电容器电流可以为正和负而具体状态会不断快速变化。红色线條清楚表明了这种情况其电压由这种电流乘以ESR得出,结果则为一种方波电容器元件的电压为方波的组成部分。它导致线性充电和放电如蓝色三角波形所示。最后仅当电流在过渡期间变化时,电容器ESL的电压才明显这种电压会非常高,取决于输出电流升时间请注意,在这种情况下绿色线条需除以10(假设25 nS电流过渡)。这些大电感尖峰就是在反激或降压电源中经常出现双级滤波器的众多原因之一

图 3 波形随连续反激或者降压输出电流而变化

总之,输出电容器的阻抗有助于提高纹波和瞬态性能随着电源频率升高,寄生问题的影响更大、更不应忽视在20kHz附近,铝电解电容器的ESR大到足以主导电容阻抗在100kHz时,一些铝聚合物电容表现出电感电源进入兆赫兹频率时,请注意所有三种电容器的ESL

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