從這部分內(nèi)容開始,我們著重分析各個元器件在EMC中的應(yīng)用,通常包括電感,電容,磁珠,電阻和磁環(huán)。首當其充的是電容。
1.在EMC設(shè)計中,以上元器件特性都跟一個重要因素有關(guān),頻率,離開頻率這個重要因素,談電容,電感,磁珠等都是在“耍流氓”。
電容可以理解為寄生電感和電容的串聯(lián),當頻率超過諧振頻率時,容抗小于感抗,電路逐步呈現(xiàn)電感特性。諧振頻率可通過以下公式計算。
f =1/(2π√C × ESL)
由于電容的阻抗特性,在選擇電容進行EMC對策時,需要根據(jù)不同頻率下的阻抗特性選擇:
2.如果說電感主要通過降低di/dt,提升EMC性能的話,那么電容就是通過降低du/dt提升EMC的性能。下圖是在DCDC電源中,通過在輸出端增加電容降低噪聲的幅值:
通常上圖可以看出,當輸出端增加一顆2200pf的電容時(2200pf電容的諧振頻率在100MHz-200MHz之間),200MHz的峰峰值由180mv下降到100mv,通常前面EMC基礎(chǔ)(二)的總結(jié)可知,由于容性耦合電壓正比于jwUCR,當降低U時,可以降低容性耦合的影響。
這是通過增加電容降低目標噪聲頻率的阻抗,從而降低噪聲幅值的方法,需要關(guān)注信號的頻率,才能鎖定選用什么容值的電容進行降噪處理,在這里,需要額外注意的是,不同廠家的電容特性也是不一樣的,我們在選型時,需要特別注意翻看電容的阻抗特性曲線。
3.要想有效的使用去耦電容,除了根據(jù)不同頻率選擇合適的電容以外,還需要注意以下幾點
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)多個相同容值的電容并聯(lián)
當多個相同容值的電容并聯(lián)時,可以將該頻率的信號幅值降得更低
多個不同容值的電容并聯(lián)
當需要對多個頻率信號進行噪聲處理時,就需要多個不同容值的電容并聯(lián),但這會帶來新的問題,反諧振點:
從上圖可以看出,由于22uf在超過諧振頻率以后呈電感特性,跟0.1uf的電容形成了并聯(lián)諧振,此時阻抗達到最高,這就說明所選擇的電容,是根據(jù)目標降噪頻率進行選型的。
2.)降低寄生電感的影響
由于電容的選用,不僅僅針對其諧振頻率點,也會應(yīng)用其小于諧振頻點的情況,這就要求電容的寄生電感越小越好,同樣的情況下,封裝越小,其ESL越小。
從上圖可以看出,相同的容值下,3216的諧振頻率點超前于1005的封裝,這說明3216的寄生電感ESL更大。
為了降低電容ESL的影響,村田和TDK等電容廠家也相繼研發(fā)出了三端子電容,即ESL部分主要連接在串聯(lián)電路上。
3.)Q值不同的電容
當Q值很高時,阻抗在特定的頻率下,阻抗會很低,但是不在該頻率范圍時,阻抗上升的很厲害,而Q值相對較小的電容,在一定范圍內(nèi)都可以維持較低的阻抗,這樣反而更加有利于EMC實驗。
4.)不同溫度,電壓下的電容
陶瓷電容在高壓和高溫條件下,其電容容值會發(fā)生明顯變化,這點我們需要特別注意,當電容容值發(fā)生變化了,其諧振頻點也會發(fā)生變化,濾波的效果就達不到了。
總結(jié):電容選型時需要時刻關(guān)注以下幾點: