这里,只介绍一下电路板电源设计中的电容使用情况。这往往又是电源设计中最容易被忽略的地方。很多人搞ARM,搞DSP,搞FPGA,乍一看似乎搞的很高深,但未必有能力为自己的系统提供一套廉价可靠的电源方案。这也是我们国产电感制造商电子产品功能丰富而性能差的一个主要原因,根源是研发风气吧,大多研发工程师毛燥、不踏实;而公司为求短期效益也只求功能丰富,只管今天杀鸡饱餐一顿,不管明天还有没有蛋吃,“路有饿死骨”也不值得可惜。
好了,言归正转,先跟大家介绍一下电容。
大家对电容的概念大多还停留在理想的电容阶段,一般认为电容就是一个C。却不知道电容还有很多重要的参数,也不知道一个1uF 的瓷片电容和一个1uF 的铝电解电容有什么不同。
实际的电容可以等效成下面的电路形式:
C:电容容值。一般是指在1kHz,1V 等效AC 电压,直流偏压为0V 情况下测到的,不过也可有很多电容测量的环境不同。但有一点需注意,电容值C 本身是会随环境发生改变的。
ESL:电容等效串联电感。电容的管脚是存在功率电感的。在低频应用时感抗较小,所以以不考虑。当频率较高时,就要考虑这个绕线电感了。举个例子,一个0805 封装的0.1uF 贴片电容,每管脚电感1.2nH,那么ESL 是2.4nH,可以算一下C 和ESL 的谐振频率为10MHz 左右,当频率高于10MHz,则电容体现为电感特性。
ESR:电容等效串联电阻。无论哪种电容都会有一个等效串联电阻,当电容工作在谐振点频率时,电容的容抗和感抗大小相等,于是等效成一个电阻,这个电阻就是ESR。因电容结构不同而有很大差异。铝电解电容E贴片电感生产厂家SR 一般由几百毫欧到几欧,瓷片电容一般为几十毫欧,钽电容介于铝电解电容和瓷片电容之间。
下面我们看一些X7R 材质瓷片电容的频率特性:
贴片电感公司 当然,电容相关的参数还有很多,不过,设计中最重要的还是C 和ESR。