也谈某电容应用专著书籍对电容滤波使用理解谬误

只看该作者 · 2021-3-21 21:24

本帖最后由 cedzbj 于 2021-3-21 21:34 编辑

看了网友截图某电容应用专著的开篇。一段文字出现多处理解谬误
理解谬误一：“当工作频率为fs（电容的自谐振频率）时，这个电容已经不再是个电容了，而是一个电阻了，如果在这个频率阶段让电容器实现充放电的功能，那很显然是白忙活了。
当工作频率超过fs时，这个电容就相当于一个电感了，没有任何电容的特性了，也就相当于它做不了电容的任何事情，这个特性是不是如晴天霹雳一样？”
上面一段话，我想用过电容的知道这段描述是不对的，就不多说。还晴天霹雳。
作者公众号上这一段描写更离谱了，告诉你这样设计滤波或旁路电路是白忙活的。感觉作者对电容的阻抗特性还没理解清楚

理解谬误二:“常用于电源滤波的铝电解电容至少都在1000uF以上”，
这个结论不知道作者从哪里吸收的，电源滤波铝电解电容是根据不同工作电流、不同应用场景算出来的。没有至少都在1000uF以上一说。
理解谬误三：把多个同个型号1uF电容并联起来，这样ESL并联后就会减小，从而提升了自谐振频率，扩宽了应用范围。作者还给了上面一个错误的图
这个算电子工程师基本工了，我没搞懂写电容专著会出现这种理解谬误。多个同型号1uF电容并联，简单模型的计算就是Cn=n*C,ESLn=1/n*ESL，ESRn=1/n*ESR。并联后Cn*ESLn依然=C*ESL ，意思自谐振频率不变，还是=

。作者来了个，并联后提升了自谐振频率，扩宽了应用频率范围。实际并联后的阻抗图是类似以下情况。

2万 · 2021-3-21 22:07

这个问题好解决：直接仿真电路看结果就行了，想扯皮都难。

哪位可以仿真试试。

2万 · 2021-3-22 12:05

本帖最后由 xukun977 于 2021-3-22 12:09 编辑

经过仿真验证，楼主说的是对的，这个图的趋势也是对的：

多个电容并联，拐点频率不变，只是并联的电容越多，拐点频率处衰减的越多。

5个相同的电容并联：

1个电容（和上面的电容相同）：

这个很容易理解，并联电容越多，等效ESR越小。

2万 · 2021-3-22 12:14

我们这是免费给作者纠错的，谁知这个作者，对他粉丝说：有人组团攻击！！

然后千叮咛、万嘱咐，要粉丝不要来找论坛，美其名曰：保护21论坛。
实际上，他是担心粉丝看到真相，造成4年多辛苦积攒起来的粉丝，大量流失。

1万 · 2021-3-22 12:50

哈哈

只看该作者 · 2021-3-22 16:57

第三个问题你自己理解有问题，作者的意思10个1uF和单个10uF电解电容相比，前者的自谐振频率高，这个结论是没有问题的。简单的原因是由于结构的原因，单个1uF的电容的谐振频率高于单个10uF的电容，再按照你的说法，并联之后谐振频率基本不变，那么10个1uF并联比单个10uF的谐振频率高有什么问题？

1万 · 2021-3-22 19:11

仿真一下，立见真相！

2万 · 2021-3-22 20:40

本帖最后由 xukun977 于 2021-3-22 20:47 编辑

说明两点：
1，退耦或滤波，本质上要求阻抗低于某个临界值|Z|即可，根本不要规定必须是容性或感性的。
所以下图中高于fs频率处一段频率内，阻抗仍旧是足够低的，仍旧有作用！或者说，判断有无作用的临界频率点，并非是fs!而是临界值|Z|，如下图中红色横线所示。

2,多个同样的电容并联，从频率谐振点的角度看，意义不大，除非是所需电容过大（体积太大），所以用低值电容两个并联。

以前专门发帖说过两点：
（1），同样封装的电容，高频处几乎是重合的！如下图粉色和绿色曲线所示。

（2）即便是按照常规方法，取相差两个数量级的电容，例如10uF和0.1uF并联，高频处也只相差6个dB，如上图右上角所示。
单从实际效果看，还不如只用一个电容，把引脚缩短1倍，效果差不多，省了一个元件。

2万 · 2021-3-22 20:46

当然了，原书作者说用10个1uF电容，代替一个10uF的电容，我是从来没见过，有几十年工作经验的老司机，见过就晒个电路板给我们看看。

请注意：这样使用的目的必须是为了增加谐振频率fs！！！！！

如果并联是纯粹是获得大电容，这样例子数不胜数，例如音响功放机中10几个大电容并联，逆变器中的2-3个电容并联，这样例子不用举。

只看该作者 · 2021-3-22 21:24

本帖最后由 AD797 于 2021-3-22 21:29 编辑

xukun977 发表于 2021-3-22 20:46
当然了，原书作者说用10个1uF电容，代替一个10uF的电容，我是从来没见过，有几十年工作经验的老司机，见过 ...

用容值小的电容并联代替单个大容值电容，典型的在大功率谐振中很常见，可能涉及损耗问题、耐压问题、温度稳定性问题、容值问题、额定电流问题、当然也包括电容的频率问题，这些问题都是紧密相关。
比如需要一个10nF的谐振电容，MHz级别，就去选用atc或大连达利凯几十元上百元的一个的电容数个并联起来，而不会去选用看上去一个就行的什么薄膜电容。如果是kHz级别的大功率谐振电容，几十元一个的薄膜电容单个或多个就行了。