siwave在单板PI设计中的应用 - 图文

1.4 滤波电容特性

在频率很高时，电容不能再被当作一个理想的电容看，而应该充分考虑到它的寄生参数效应，通常电容的寄生参数为ESR,ESL，其等效电路如图1－3。串联的RLC电路在f处谐振。其曲线如图1－4。图中f为串联谐振频率（SRF），在f之前为容性，而在f之后，则为感性，相当一个电感，所以在选择滤波电容时，必须使电容器工作在谐振频率之前。

图1－3 电容等效电路

由串联谐振回路的谐振频率计算公式可知：

自谐振频率SRF?12?L?C，

图1－4 电容器阻抗特性

1.4.1去耦、滤波电容的选择

在电源完整性设计中，我们要解决的主要是高频噪声，要求去耦电容具有良好的高频滤波特性和非常小的等效电感、等效电阻。电解电容器、纸介电容器和塑料薄膜电容器不适合用于高频去耦。这些电容器基本上是由多层塑料或纸介质把两张金属箔隔开然后卷成一个卷筒制成的。这种结构的电容具有相当大的自感，而且当频率只要超过几兆赫时主要起电感的作用。铝电解电容主要用在电源模块部分，它的容值可以作的很大。固体钽电容的低频特性非常好，容量大，而且ESR也很小，但由于压电效应，容量随偏置电压变化较大。对于高频去耦更合适的选择应该是单片陶瓷电容器，因为它们具有很低的等效串联电感。单片陶瓷电容器是由多层夹层金属 薄膜 和陶瓷薄膜构成的，而且这些多层薄膜是按照母线平行方式排布的，而不是按照串行方式卷绕的。陶瓷电容高频特性非常好，性能稳定，ESR很小。最常用的陶瓷电容类型是NPO、X7R、X5R、Y5V，其中NPO为一类陶瓷电容，ESR最小，电压特性与温度特性最好，但通常容量较小，最大容量到数百pF，价格最贵。X7R为二类陶瓷电容，电压特性与温度特性较好，容量通常在几nF～几uF。在PI设计中，用的最多的就是这两种。

1.4.2 分布参数对电容阻抗频率特性的影响

? ESL、ESR一定，电容量变化的电容阻抗频率特性

图1－5

? 电容值、ESR一定，ESL变化的电容阻抗频率特性

图1－6

? 电容、ESL一定，ESR变化的电容阻抗频率特性

Less ESR

图1－7

? 相同电容组合的阻抗频率特性

由图1－8，相同电容并联组合，一方面电容量增大，但同时ESL减小，所以SRF不变。由于ESR减小，从而容抗和感抗都会降低。

图1－8

? 不相同电容组合的阻抗频率特性

由图1－9，不相同电容并联组合，使相应频段内的阻抗都能得到控制。

图1－9

? 各种电容的阻抗频率特性