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        粵興獨石電容器專家設計分享旁路電容器設計參考詳情

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        粵興獨石電容器專家設計分享旁路電容器設計參考詳情

        發布日期:2016-08-18 09:42 來源:http://www.davezdyrko.com 點擊:

          粵興獨石電容器專家設計分享:旁路電容設計參考詳解
          盡管大家普遍認為電容是處理噪聲有關疑問的靈丹妙藥,可是電容的價值并不只限于此。規劃人員常常只想到添加幾個電容就能夠處理大多數噪聲疑問,但卻很少去思考電容和電壓額外值以外的參數。但是,與一切電子器件相同,安規電容器電容并不是完美無瑕的,相反,電容會帶來寄生等效串聯電阻(ESR)和電感(ESL)的疑問,其電容值會隨溫度和電壓而改變,并且電容對機械效應也十分靈敏。
          規劃人員在挑選旁路電容時,以及電容用于濾波器、積分器、時序電路和實踐電容值十分重要的其它運用時,都有必要思考這些要素。若挑選不當,則也許致使電路不安穩、噪聲和功耗過大、商品生命周期縮短,以及發生不行猜測的電路做法。

        獨石電容器


          電容技能
          電容具有各種尺度、額外電壓和其它特性,高壓陶瓷電容器能夠滿意不相同運用的具體請求。常用電介質資料包含油、紙、玻璃、空氣、云母、聚合物薄膜和金屬氧化物。每種電介質均具有特定特點,決議其是不是合適特定的運用。
          在電壓調節器中,以下三大類電容通常用作電壓輸入和輸出旁路電容:多層陶瓷電容、固態鉭電解電容和鋁電解電容?!案戒洝辈糠謱@三類電容進行了對比。
          多層陶瓷電容
          多層陶瓷電容(MLCC)不只尺度小,并且將低ESR、低ESL和寬作業溫度規模特性融于一體,能夠說是旁路電容的首選。不過,這類電容也并非完美無缺。依據電介質資料不相同,電容值會隨著溫度、直流偏置和溝通信號電壓動態改變。別的,電介質資料的壓電特性可將振動或機械沖擊轉換為溝通噪聲電壓。大多數狀況下,此類噪聲通常以微伏計,但在極點狀況下,機械力能夠發生毫伏級噪聲。
          電壓操控振蕩器(VCO)、鎖相環(PLL)、RF功率放大器(PA)和其它模仿電路都對供電軌上的噪聲十分靈敏。在VCO和PLL中,此類噪聲表現為相位噪聲;在RF PA中,表現為幅度調制;而在超聲、CT掃描以及處理低電平模仿信號的其它運用中,則表現為顯現偽像。盡管陶瓷電容存在上述缺陷,但因為尺度小且成本低,因而幾乎在每種電子器件中都會用到。不過,當調節器用在對噪聲靈敏的運用中時,規劃人員有必要細心評價這些副作用。
          固態鉭電解電容
          與陶瓷電容比較,固態鉭電容對溫度、偏置和振動效應的靈敏度相對較低。新興一種固態鉭電容選用導電聚合物電解質,而十分見的二氧化錳電解質,其浪涌電流才能有所提高,并且無需電流約束電阻。此項技能的另一優點是ESR更低。固態鉭電容的電容值能夠有關于溫度和偏置電壓保持安穩,因而挑選規范僅包含容差、作業溫度規模內的降壓狀況以及Z大ESR。
          導電聚合物鉭電容具有低ESR特性,成本高于陶瓷電容并且體積也略大,但關于不能忍耐壓電效應噪聲的運用而言也許是僅有挑選。不過,鉭電容的漏電流要遠遠大于等值陶瓷電容,因而不合適一些低電流運用。
          固態聚合物電解質技能的缺陷是此類鉭電容對無鉛焊接過程中的高溫更為靈敏,因而制作商通常會規則電容在焊接時不得超越三個焊接周期。拼裝過程中若忽視此項請求,則也許致使長時間安穩性疑問。
          鋁電解電容
          傳統的鋁電解電容通常體積較大、ESR和ESL較高、漏電流相對較高且運用壽命有限(以數千小時計)。而OS-CON電容則選用有機半導體電解質和鋁箔陰極,以完成較低的ESR。這類電容盡管與固態聚合物鉭電容有關,但實踐上要比鉭電容早10年或更久。因為不存在液態電解質逐突變干的疑問,OS-CON型電容的運用壽命要比傳統的鋁電解電容長。大多數電容的作業溫度上限為105°C,但現在OS-CON型電容能夠在Z高125°C的溫度規模內作業。
          盡管OS-CON型電容的功能要優于傳統的鋁電解電容,可是與陶瓷電容或固態聚合物鉭電容比較,通常體積更大且ESR更高。與固態聚合物鉭電容相同,這類電容不受壓電效應影響,因而合適低噪聲運用。
          為LDO電路挑選電容輸出電容
          ADI公司的低壓差調節器(LDO)能夠與節約空間的小型陶瓷電容合作運用,但條件是這些電容具有低等效串聯電阻(ESR);輸出電容的ESR會影響LDO操控環路的安穩性。為確保安穩性,主張選用Z少1 μF且ESRZ大為1 Ω的電容。
          輸出電容還會影響調節器對負載電流改變的呼應。操控環路的大信號帶寬有限,因而輸出電容有必要供給迅速瞬變所需的大多數負載電流。當負載電流以500 mA/μs的速率從1 mA變為200 mA時,1μF電容無法供給滿意的電流,因而發生大概80 mV的負載瞬態,如圖1所示。當電容添加到10 μF時,負載瞬態會降至約70 mV,如圖2所示。當輸出電容再次添加并到達20 μF時,調節器操控環路可進行盯梢,自動下降負載瞬態,如圖3所示。這些示例都選用線性調節器ADP151,其輸入和輸出電壓分別為5 V和3.3 V。
          輸入旁路電容
          在VIN和GND之間銜接一個1 μF電容能夠下降電路對PCB規劃的靈敏性,特別是在長輸入走線或高信號源阻抗的狀況下。如果輸出端上請求運用1 μF以上的電容,則應添加輸入電容,使之與輸出電容匹配。
          輸入和輸出電容特性
          輸入和輸出電容有必要滿意預期作業溫度和作業電壓下的Z小電容請求。陶瓷電容可選用各式各樣的電介質制作,溫度和電壓不相同,其特性也不相同。關于5 V運用,主張選用電壓額外值為6.3 V至10 V的X5R或X7R電介質。Y5V和Z5U電介質的溫度和直流偏置特性欠安,因而不合適與LDO一同運用。
          圖4所示為選用0402封裝的1 μF、10 V X5R電容與偏置電壓之間的聯系。電容的封裝尺度和電壓額外值對其電壓安穩性影響極大。一般來說,封裝尺度越大或電壓額外值越高,電壓安穩性也就越好。X5R電介質的溫度改變率在-40℃至+85°C溫度規模內為±15%,與封裝或電壓額外值沒有函數聯系。
          要斷定溫度、元件容差和電壓規模內的Z差狀況下電容,可用溫度改變率和容差來調整標稱電容,
          如公式1所示:CEFF = CBIAS × (1 – TVAR) × (1 –TOL)(1)
          其中,CBIAS是作業電壓下的標稱電容;TVAR是溫度規模內Z差狀況下的電容改變率(百分率);TOL是Z差狀況下的元件容差(百分率)。
          本例中,X5R電介質在–40°C至+85°C規模內的TVAR為15%;TOL為10%;CBIAS在1.8 V時為0.94 μF,如圖4所示。將這些值代入公式1, 即可得出:CEFF = 0.94 μF × (1 – 0.15) × (1 – 0.1) = 0.719 μF
          在作業電壓和溫度規模內,ADP151的Z小輸出旁路電容額外值為0.70 μF,因而此電容契合該項請求。
          總結
          為確保LDO的功能,有必要正確認識并嚴厲評價旁路電容的直流偏置、溫度改變率和容差。在請求低噪聲、低漂移或高信號完整性的運用中,也有必要思考電容技能。一切電容都存在一些不行理想的做法效應,因而所選的電容技能有必要與運用需求相適應。

         

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