電容器的檢測
采用電容退藕的方式對提高瞬態電流響應及降低電源分配系統的阻抗都非常有效。
對于電容退藕,有些資料是從電荷存貯的角度去解釋,而另外一些則是根據電源分配系統阻抗的角度去解釋。這兩種解釋本質是一樣的,只是看問題的角度不同而已。
電容去耦的兩種解釋如下:
1、從儲能角度來解釋
去耦電容的工作原理
當供電負載所需要的電流沒有變化時,其所需要的電流由電源供給,即電流I0。此時電容兩端電壓和負載兩端電壓是一致的,即Ic為0,同時電容量也存儲了相當多的電荷。起點和數量與電容量相關。
當負載電流變化時,電源電流并不會馬上發生變化,穩壓電源無法及時供給負載電流時,此時芯片電壓會馬上降低,但是由于電容電壓與原來的電源電壓一致,此時電容相當于一個小電池給負載供電。
根據電容公式。
電容公式
若C足夠大,那么只需要很小的電壓變化,負載電流即可滿足。因此也保證了負載兩端電壓不會變化太大。此時電容擔當者局部電源的角色。
從儲能角度來解釋電容退藕,直觀易懂,但是對于電源設計來說,卻幫助不大。下面我們將從另外一個角度去屆時電容退藕原理。
2、從阻抗角度來解釋退藕原理
從阻抗角度解釋退藕原理
首先,從AB兩點之間看過去,穩壓電源及退藕系統一起,可以看做是一個復合的電源系統。這個電源系統的特點是無論兩點之間的負載瞬態電流如何變化,都能保證AB兩點間的電壓不變化,即AB點電壓變化很小。
而根據這個要求,就需要電源系統的總阻抗Z足夠小,我們要去耦來到達這一要求。
要想正確的市容電容退藕,就必須了解電容的實際頻率特性。理想電容是不存在的,這也是我們常說“電容并不是真正的電容”的原因。
電容的實際模型
ESR,ESL這些都是寄生參數,在低頻時幾乎沒有什么影響,但是在電壓電流高頻變化時,不可忽略。
寄生電感會延緩電容電流的變化,寄生電感余越大,影響越大,電容充放電阻抗就越大,反應時間就越長。等效電阻同樣不可忽略。
電容的幅頻特性曲線
從上圖可知,在一定的工作頻率范圍內,電容才是電容。寄生電感是電容在高于自諧振點之后退藕能力減弱的一個根本原因。
同時電容可以看成是RLC電路串聯,那么也存在Q值,這也是選擇電容時的一個比較重要的參數。
電容Q值的影響
注意:
我們用I/I0來表示通過電容的電流,與諧振電流的比值,W/W0表示工作頻率偏離自諧振頻率的的程度。
從上圖看出,Q值越高,其電路的選擇性越好,這也是在電路板上,我們通常放一些Q值較低的鉭電容或者電解電容作為板級濾波電源的選擇的原因。