很多參考文獻(xiàn)說“大電容濾低頻,小電容濾高頻”。網(wǎng)絡(luò)上有很多帖子也是這樣說。這樣說一定是對(duì)的嗎?
值40年前,這種說法肯定是對(duì)的,因?yàn)槟莻€(gè)年代,大電容體積做不小,寄生電感隨電容器長(zhǎng)度增加。而且那個(gè)年代的電容器尺寸都相對(duì)很大。
電容器濾波效果受什么影響?
電容器的等效電路可以認(rèn)為是LCR串聯(lián)。其中:L是電容器的寄生電感,也就是等效串聯(lián)電感,即ESL;C是電容器的靜電電容量;R是電容器的等效串聯(lián)電阻,也就是ESR。
電容器的濾波是利用電容器的低阻抗來降低電容器并聯(lián)端的直流電源總阻抗,因?yàn)橹绷麟娫吹慕涣髯杩故呛艽蟮模陨頍o法濾除來自負(fù)載的交流分量電流,這樣就會(huì)在直流電源端產(chǎn)生不可容忍的交流分量疊加電壓。,為了不讓這個(gè)交流電流流入直流電源,主要一個(gè)低阻抗器件,同時(shí)又沒有直流電流的器件,這就是電容器。在電子線路中,除了50Hz整流和低頻功率放大去外1μF,頂多10μF就可以很好地滿足電源旁路功能,無需并接電容量比較大的電解電容器。
只要并聯(lián)的電容器阻抗?jié)M足要求就可以完成濾波要求。在很多情況下,大電容不能滿足高頻濾波要求的根本原因是,由于傳統(tǒng)的大電容的寄生電感比較大,在較高的頻段,其阻抗特性呈現(xiàn)電感特性,也就是ESL的感抗大于電容器的容抗。對(duì)于電源旁路電容器來說,ESL越小越好,認(rèn)為電容器的ESL手電容器尺寸制約,特別是電極長(zhǎng)度的制約。
MLCC可以大大地較小電容器的ESL。
MLCC的進(jìn)步使得電源旁路電容器的ESL大大地減小。例如1206貼片型電容器的ESL僅僅5nH。在低耐壓的MLCC,這個(gè)封裝可以將電容量做到10μF/25V,當(dāng)然這個(gè)封裝也可以做成0.01μF/40V。如果是相同的封裝,在選擇電源旁路電容器時(shí)就沒有必要用一個(gè)0.01μF電容或0.1μF電容與10μF電容并聯(lián),完全沒有必要!
原因是什么?ESL相同,濾高頻特性是一樣的。
從圖中可以看到,在10MHz以下,10μF電容器的阻抗具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),而在10MHz以上10μF與0.001~0.1μF阻抗特性一樣。這就是說,如果選擇一個(gè)與小電容相同ESL低的大電容,就不再需要小電容濾波了,大電容半身就可以完成。
再加小電容就是畫蛇添足!時(shí)代變了,大電容也可以具有低ESL也可以濾高頻了,“大電容濾低頻,小電容濾高頻”的時(shí)代一去不復(fù)返了!
現(xiàn)在的電容器又是怎樣的?
對(duì)于薄膜電容器來說,還是大電容體積大電極長(zhǎng)度相對(duì)的長(zhǎng),寄生電容相對(duì)的大。小電容體積較小,點(diǎn)擊長(zhǎng)度相對(duì)的短,寄生電感也跟著減小。
【P.S】此文是陳永真老師與微信上與我分享,不敢獨(dú)享,特發(fā)出來。大家有啥問題可以更貼。