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大小电容并联 作用

时间:2022-10-27 19:00:00 epcos贴片铝电解电容

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不要轻视小电容器。他扮演了很大的角色。你看你用过他的电子产品吗。。任何地方都有。如果你用得不好,死得丑陋,首先介绍电容器的功能

电容作为无源元件之一,其作用不超过以下几种:


1.应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波、储能的功能。下面的分类详细说明如下:

1)滤波

滤波器是电容器的重要组成部分。几乎所有的电源电路都会使用。理论上说,电容越大,阻抗越小,通过频率越高。但实际上超过1uF大多数电容器都是电解电容器,具有很大的电感成分,阻抗会增加。有时会看到电容量大的电解电容并联小电容,然后大电容通低频,小电容通高频。电容器的作用是通高阻低,通高频阻低频。电容越大,低频越容易通过,高频越容易通过。具体用于滤波器(10000uF)低频过滤,小电容(20pF)滤高频。
有网友曾将滤波电容器 与池塘进行比较。由于电容器两端的电压不会突变,可以看出,信号频率越高,衰减越大,但电容器就像一个池塘,不会因为几滴水的添加或蒸发而改变水量。 它将电压变化转化为电流变化。频率越高,峰值电流越大,从而缓冲电压。滤波器是充放电的过程。


2)旁路

旁路电容器是为本地设备提供能量的储能设备,能使稳压器输出均匀,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容器可以充电并放置到设备中 电。旁路电容少阻抗,旁路电容应尽量靠近负载装置的供电管脚和地管脚。这可以防止输入值过大导致地电位升高和噪声。地弹是通过地弹的大连接处 电流毛刺时的电压降。


3)去藕

去藕,又称解藕。在电路方面,总能分为驱动源和被驱动负载。如果负载电容器相对较大,驱动电路应充放电电容器,以完成信号跳转 当边缘陡峭时,电流相对较大,因此驱动的电流会吸收大量的电源电流。由于电路中的电感和电阻(特别是芯片管脚上的电感会反弹),该电流相对较大 在正常情况下,它实际上是一种噪影响前级的正常工作。这是耦合。去莲藕电容是为了满足驱动电路电流的变化,避免耦合干扰发挥电池的作用。结合旁路电容和去藕电容会更容易理解。旁路电容器实际上是去莲藕的,但旁路电容器一般指高频旁路,即提高高频开关噪声的低阻抗泄漏 途径。根据谐振频率,高频旁路电容器一般较小.1u,0.01u等等,去耦电容一般比较大,是10uF或更大,根据电路中的分布参数和驱动 电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。



4)储能

储能电容器通过整流器收集电荷,并通过变换器引线将储存的能量传输到电源的输出端。40~45040~450VDC、电容值在220~150 000uF铝电解电容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)比较常用。根据不同的电源要求,设备有时采用串联、并联或组合的形式, 10以上的功率级KW罐式螺旋端子电容器通常用于电源。


2.应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步和时间常数:


1)耦合

例如,晶体管放大器发射极具有自给偏压电阻,使信号产生压降反馈到输入端,形成输入输出信号耦合,该电阻是耦合元件,如果电阻两端并联电容器,由于电容器对交流信号的阻抗较小,因此降低了电阻的耦合效应,因此称为去耦电容器。


2)振荡/同步

包括RC、LC振荡器和晶体的负载电容器属于这一类。


3)时间常数

这很常见 R、C 串联的积分电路。当输入信号电压添加到输入端时,电容(C)上部电压逐渐升高。充电电流随电压升高而降低。电流通过电阻(R)、电容(C)通过以下公式描述特征:

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

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在了解了电容器的功能后,我们来谈谈电容器在使用中的注意事项


A. 什么是好电容?

1.容量越大越好。
许多人在更换电容电容器时使用大容量电容器。我们知道,虽然电容越大,但为了IC电流补偿能力越强。更不用说电容量增加带来的体积增加了,增加了成本,也影响了空气流动和散热。关键是电容器上有寄生电感,电容器放电电路在某个频点会谐振。在谐振点,电容阻抗小。因此,放电电路阻抗最小,能量补充效果最好。但当频率超过谐振点时,放电电路的阻抗开始增加,电容提供电流的能力开始下降。电容值越大,谐振频率越低,有效补偿电流的频率范围越小。从保证电容器提供高频电流的能力来看,电容器越大越好是错误的,一般电路设计都有参考值。

2.电容量相同,并联电容越小越好
耐压值,耐温值,容量值,ESR(等效电阻)是电容器的几个重要参数ESR越低越好。ESR它与电容的容量、频率、电压、温度等有关。ES越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制,这样有的人就认为,越多的并联小电阻,ESR越低,效果越好。理论上是如此,但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗,采用多个小电容并联,效果并不一定突出。

3.ESR越低,效果越好。
  结合我们上面的提高的供电电路来说,对于输入电容来说,输入电容的容量要大一点。相对容量的要求,对ESR的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压,其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说,耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点,因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好,低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中,这里一般有一个参考值,此作为元件选用参数,避免消振电路而导致成本的增加。

4.好电容代表着高品质。
  “唯电容论”曾经盛极一时,一些厂商和媒体也刻意的把这个事情做成一个卖点。在板卡设计中,电路设计水平是关键。和有的厂商可以用两相供电做出比一些厂商采用四相供电更稳定的产品一样,一味的采用高价电容,不一定能做出好产品。衡量一个产品,一定要全方位多角度的去考虑,切不可把电容的作用有意无意的夸大。

B. 电容爆浆之面面谈

爆浆的种类:

  分两类,输入电容爆浆和输出电容爆浆。
  对于输入电容来说,就是我是说的C1,C1对由电源接收到的电流进行过滤。输入电容爆浆和电源输入电流的品质有关。过多的毛刺电压,峰值电压过高,电流不稳定等都使电容过于充放电过于频繁,长时间处于这类工作环境下的电容,内部温度升高很快。超过泄爆口的承受极限就会发生爆浆。
  对于输出电容来说,就我说的C2,对经电源模块调整后的电流进行滤波。此处电流经过一次过滤,比较平稳,发生爆浆的可能性相对来说小了不少。但如果环境温度过高,电容同样容易发生爆浆。爆,报也。采用垃圾东西自然要爆,报应啊。欲知过去因者,见其现在果;欲知未来果者,见其现在因。

  电解电容爆浆的原因:
  电容爆浆的原因有很多,比如电流大于允许的稳波电流、使用电压超出工作电压、逆向电压、频繁的充放电等。但是最直接的原因就是高温。我们知道电容有一个重要的参数就是耐温值,指的就是电容内部电解液的沸点。当电容的内部温度达到电解液的沸点时,电解液开始沸腾,电容内部的压力升高,当压力超过泄爆口的承受极限就发生了爆浆。所以说温度是导致电容爆浆的直接原因。电容设计使用寿命大约为2万小时,受环境温度的影响也很大。电容的使用寿命随温度的增加而减小,实验证明环境温度每升高10℃,电容的寿命就会减半。主要原因就是温度加速化学反应而使介质随时间退化失效,这样电容寿命终结。为了保证电容的稳定性,电容在插板前要经过长时间的高温环境的测试。即使是在100℃,高品质的电容也可以工作几千个小时。同时,我们提到的电容的寿命是指电容在使用过程中,电容容量不会超过标准范围变化的10%。电容寿命指的是电容容量的问题,而不是设计寿命到达之后就发生爆浆。只是无法保证电容的设计的容量标准。
  所以,短时期内,正常使用的板卡电容就发生爆浆的情况,这就是电容品质问题。另外,不正常的使用情况也有可能发生电容爆浆的情况。比如热插拔电脑配件也会导致板卡局部电路电流、电压的剧烈变化,从而引发电容使用故障。


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