一块电路板中,估计各种各样的电容的数量占据整个器件的一半。一般常用的电容有陶瓷电容-MLCC,薄膜电容,电解电容。从EMC的改善角度出发,用的比较多是MLCC和薄膜电容。薄膜电容使用在电源线的L和N之间,叫做X电容。用在电源线的L和PE之间,叫做Y电容。用在一般场合,比如振荡电路就是瓷片电容。电解电容主要就是储能,但对低频干扰噪声也是起作用的。如果用在Buck的输出滤波电容,就要考虑电解电容的ESR,会对系统的环路稳定性有影响,ESR会对系统的传递函数贡献高频零点。
电容滤波的主要原理就是阻抗随频率变化曲线,电容的容抗表达式Zc=-jwc 根据容抗表达式可以看出,随之频率的增加,容抗在不断变小,但这是理想电容的容抗表达式。实际的电感由于制作工艺的限制,还存在引线电感,绕制等效电感,引线电组,绕制等效电阻。所以实际的电容是一个电阻,电感,电容串并联的模型。不同的供应商的模型是不一样的,在使用SPICE模型可以去电容厂商官网下载。个人认为村田的资料最为丰富。各种曲线和仿真数据在官网可以查到。使用这些软件,就能将电容的各种参数都进行学习和理解。 根据实际电容的阻抗-频率曲线,容抗到了一定的频率点,容抗就会变大。此时电容呈现电感特性。在这个转折点,就是电容的谐振频率点。对于对地并联电容的网络,只要电容在干扰噪声频率出呈现低阻抗,那么噪声电压就会转移到地平面,从而不会干扰后一级的网络。 一般电容选型可以建议参考下面的一些流程,先确定应用的滤波场景。如果是电源接口,那就要确定开关电源的开关频率,输入输出电压的额定值。要重点关注开关电源的频率,开关电源的谐波会是主要的干扰源。干扰源的频率决定了电容的选择。对于差模干扰选X电容,一般X电容越大,消除干扰效果好。实际调试过电源的小伙伴应该都知道,EMC过不了,加大X电容可以过。但是并不是容值越大越好,可能耐压测试和漏电流测试就过不了,也是有相应的国标定义。如果是信号接口,就要确定通信接口的通信速率,接口的额定电压。选择的电容容值,不能将工作信号的频率也过滤了,那么就是得不偿失。如果是芯片附件电路的滤波,分析芯片的工作频率和工作电压范围。比如晶振电路,复位电路和时钟电路。这些电路可能用到的就是pF级别电容,那么对电容容值精度要求就高。就需要选这NPO和COG的电容。由于电容的容值还会随着电压的增加而衰减,这个曲线是DC-bias,所以还要考虑滤波的时候对电容容值的最低要求,否则也起不到作用; 所以在电路设计中,也不都是1uF电容+100nF电容滤波组合。需要根据实际的干扰噪声源选择正确容值和耐压值的电容,满足电路的设计目的;
|
复习一下这个知识点,期待更多资料分享。