電路電容器設計分享與心得?

計人員在選擇旁路電容時,以及電容用於濾波器、積分器、時序電路和實際電容值非常重要的其它應用時,都必須考慮這些因素。若選擇不當,則可能導致電路不穩定、噪聲和功耗過大、產品生命週期縮短,以及產生不可預測的電路行為。

方法/步驟

電容技術

  電容具有各種尺寸、額定電壓和其它特性,能夠滿足不同應用的具體要求。常用電介質材料包括油、紙、玻璃、空氣、雲母、聚合物薄膜和金屬氧化物。每種電介質均具有特定屬性,決定其是否適合特定的應用。

  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。“附錄”部分對這三類電容進行了比較。

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 多層陶瓷電容

  多層陶瓷電容(MLCC)不僅尺寸小,而且將低ESR、低ESL和寬工作溫度範圍特性融於一體,可以說是旁路電容的首選。不過,這類電容也並非完美無缺。根據電介質材料不同,電容值會隨著溫度、直流偏置和交流信號電壓動態變化。另外,電介質材料的壓電特性可將振動或機械衝擊轉換為交流噪聲電壓。大多數情況下,此類噪聲往往以微伏計,但在極端情況下,機械力可以產生毫伏級噪聲。

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固態鉭電解電容

  與陶瓷電容相比,固態鉭電容對溫度、偏置和振動效應的敏感度相對較低。新興一種固態鉭電容採用導電聚合物電解質,而非常見的二氧化錳電解質,其浪湧電流能力有所提高,而且無需電流限制電阻。此項技術的另一好處是ESR更低。固態鉭電容的電容值可以相對於溫度和偏置電壓保持穩定,因此選擇標準僅包括容差、工作溫度範圍內的降壓情況以及最大ESR。

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 鋁電解電容

  傳統的鋁電解電容往往體積較大、ESR和ESL較高、漏電流相對較高且使用壽命有限(以數千小時計)。而OS-CON電容則採用有機半導體電解質和鋁箔陰極,以實現較低的ESR。這類電容雖然與固態聚合物鉭電容相關,但實際上要比鉭電容早10年或更久。由於不存在液態電解質逐漸變乾的問題,OS-CON型電容的使用壽命要比傳統的鋁電解電容長。大多數電容的工作溫度上限為105°C,但現在OS-CON型電容可以在最高125°C的溫度範圍內工作。

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為LDO電路選擇電容輸出電容

  ADI公司的低壓差調節器(LDO)可以與節省空間的小型陶瓷電容配合使用,但前提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控制環路的穩定性。為確保穩定性,建議採用至少1 μF且ESR最大為1 Ω的電容。

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 輸入旁路電容

  在VIN和GND之間連接一個1 μF電容可以降低電路對PCB佈局的敏感性,特別是在長輸入走線或高信號源阻抗的情況下。如果輸出端上要求使用1 μF以上的電容,則應增加輸入電容,使之與輸出電容匹配。

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