MOSFET

1.4实际电容与电源滤波

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好，实际电容与电源滤波它位于教材的2.5.2节实际电容模型可以看成电容电阻电感三者的串联其中等效串联电阻 ESR 和等效串联电感 ESL 分别从两个方面对电容特性产生影响等效串联电阻 ESR 的影响电容除了储能应用之外大部分应用是滤波大容量的滤波电容有钽电容和铝电解电容两种其中钽电容性能更好更贵其实钽电容也是有极性的电解电容只不过两者的差别就是 ESR 不同理想电容两端是不会产生电压突变的再大的充放电电流也只能产生渐变的电压所以理论上并联电容的电路其端电压是不应该产生电压毛刺的而实际滤波电容两端是会有电压毛刺这是我们监测到的某开关电源的输出电压那么是有电压毛刺的电容端电压毛刺产生的原因就是因为电容的等效串联电阻 ESR 电容吞吐电流来保持自身端电压稳定但是吞吐的电流会在 ESR 上面产生电压纹波甚至是电压毛刺相同容量的钽电解电容它的 ESR 要远小于铝电解电容这就是很多时候我们把1微法的钽电容的滤波效果等效为10微法的铝电解电容这张图片这边是两个铝电解电容这边是钽电容唯独要注意的一点是贴片钽电容有横线的这个标注是阳极一般情况下我们用横线标注都是阴极比如说二极管所以这个地方一定要注意等效串联电感的影响。由于 ESL 的存在电容中容抗和感抗分量会随电信号的频率发生变化在低频段所有电容毫无例外的表现为电容特性也就是随着频率的增大阻抗在降低。但是当频率高于 LC 谐振频率 f0 时在 f0 发生变化电容转变为电感特性即随着频率的增高容抗反而增大电感的特性不仅不会稳定电压还会产生感应电压不同材料和构造的电容其转折频率 f0 差别很大。一般来说大容量的电容它的转折频率 f0 低小容量的电容它的转折频率 f0 高。所以高频小容量电容与低频大容量电容可以互补共同作用在我们的电源滤波当中实际电路中并联不同类型的电容可以实现全频范围内的滤波多个电容并联滤波原则上应该相差至少10倍一般为100倍。好，电源线耦合干扰干扰一词在初学者看来就是无名肿痛能够想象到的就是无所不在又无计可施的电磁辐射其实电路中绝大部分的干扰都是来自电路自身的电源线有 VCC 和 GND 等。如图所示电源给多个芯片供电而芯片2为数字芯片输出方波信号给负载 RL 由于负载电流为方波所以芯片2向电源索取的电流不是恒流产生了△I2 理想电源是不存在的所有电源均有内阻 △I2会在电源内阻r上才是压降从而导致 VCC 的变化。由于滤波电容 C 的稳压作用 △VCC 不至于是方波但是会像图中显示这样之前我们用示波器看到的也是产生了电压毛刺毛刺位置实际上对应了芯片2输出电流的开关时刻城门失火殃及池鱼所以芯片1的供电 VCC 不再是恒定直流它将会受到芯片2的干扰这就是电源线耦合干扰即芯片2通过电源线将干扰传递给了芯片1 去耦电容原理要减缓乃至消除电线线耦合干扰的影响就需要用到去耦电容其作用和水库非常类似能够起到调节水流盈亏的目的芯片配上去耦电容后既不干扰别人也不被别人打扰。滤波电容和去耦电容本质都是一样的用于稳定电压两者区别只是对象不同滤波电容是对电源而言的而去耦电容是针对电器用电器而言的去耦电容的位置原则如图所示的去耦电路由于线路电阻电容 C1 和 C2 仅能稳定 UAB 和 UEF 两端电压芯片本身的供电电压 UCD 和 UGH 仍然是波动的所以去耦电容的布置应尽量靠近本器件的 VCC 和 GND 应该这么接这也就是所谓的单点接法芯片供电电压 UAB 和 UCD 就是电容 C1 和 C2 两端电压那么供电电压自然就能达到稳定了数字模拟隔离即使理论上等电位模拟电位和数字电位也应该进行隔离哪怕仅用一个0欧姆的电阻单点连接也是有用的本课小结实际电路模型包含等效串联电阻和等效串联电感 ESR 等效串联电阻影响了电容的滤波效果 ESL 等效串联电感改变了电容的频率特性电源线耦合干扰数字芯片的波动电流在电源内阻上产生压降进而影响其它芯片的供电稳定性去耦电容原理芯片正确搭配去耦电容后就形成了自己的电流水库既可以不受别人的影响也不会影响别人好，这节课就到这里