電容去耦原理透徹分析與設(shè)計(jì)參考

電容退耦原理采用電容退耦是解決電源噪聲問(wèn)題的主要方法。電容器在變電所各種設(shè)備中屬于可靠性比較薄弱的電器，它比同級(jí)電壓的其他設(shè)備的絕緣較為薄弱，內(nèi)部元件發(fā)熱較多，而散熱情況又欠佳，內(nèi)部故障機(jī)會(huì)較多，制造電力電容器內(nèi)部材料的可燃物成分又大，所以運(yùn)行中極易著火。這種方法對(duì)提高瞬態(tài)電流的響應(yīng)速度，降低電源分配系統(tǒng)的阻抗都非常有效。對(duì)于電容退耦，很多資料中都有涉及，但是闡述的角度不同。有些是從局部電荷存儲(chǔ)（即儲(chǔ)能）的角度來(lái)說(shuō)明，有些是從電源分配系統(tǒng)的阻抗的角度來(lái)說(shuō)明，還有些資料的說(shuō)明更為混亂，一會(huì)提儲(chǔ)能，一會(huì)提阻抗，因此很多人在看資料的時(shí)候感到有些迷惑。其實(shí)，這兩種提法，本質(zhì)上是相同的，只不過(guò)看待問(wèn)題的視角不同而已。為了讓大家有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，本文分別介紹一下這兩種解釋。從儲(chǔ)能的角度來(lái)說(shuō)明電容退耦原理。在制作電路板時(shí)，通常會(huì)在負(fù)載芯片周圍放置很多電容，這些電容就起到電源退耦作用。

寄生對(duì)陶瓷、鋁和鋁聚合物電容器阻抗的改變不同

顯示運(yùn)作在500kHz下的連續(xù)同步調(diào)節(jié)器模擬的電源輸出電容器波形。它使用圖1所示三種電容器的主要阻抗：陶瓷電容；鋁ESR;鋁聚合物ESL.

紅色線條為鋁電解電容器，其由ESR主導(dǎo)。圖1顯示一個(gè)電容器的基本寄生組成，其由等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL）組成，并且以曲線圖呈現(xiàn)出三種電容器（陶瓷電容器、鋁質(zhì)電解電容器和鋁聚合物電容器）的阻抗與頻率之間的關(guān)系。因此，紋波電壓與電感紋波電流直接相關(guān)。藍(lán)色線條代表陶瓷電容器的紋波電壓，其擁有小ESL和ESR.這種情況的紋波電壓為輸出電感紋波電流的組成部分。由于紋波電流為線性，因此這導(dǎo)致一系列時(shí)間平方部分，并且外形看似正弦曲線。

綠色線條代表紋波電壓，其電容器阻抗由其ESL主導(dǎo)，例如：鋁聚合物電容器等。由于復(fù)合三極管的放大作用，把被測(cè)電容的充放電過(guò)程予以放大，使萬(wàn)用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。在這種情況下，輸出濾波器電感和ESL形成一個(gè)分壓器。這些波形的相對(duì)相位與我們預(yù)計(jì)的一樣。ESL主導(dǎo)時(shí)，紋波電壓引導(dǎo)輸出濾波器電感電流。ESR主導(dǎo)時(shí)，紋波與電流同相，而電容主導(dǎo)時(shí)，其延遲?，F(xiàn)實(shí)情況下，輸出紋波電壓并非僅包含來(lái)自這些元件中之一的電壓。相反，它是所有三個(gè)元件電壓之和。因此，在紋波電壓波形中都能看到其某些部分。

   導(dǎo)電高分子聚合物固態(tài)鋁電解電容器，具有極低的等效串聯(lián)電阻(ESR)值理想的容量頻率曲線、穩(wěn)定的溫度特性、很強(qiáng)的噪音吸收能力、明顯的濾波效果、不燃燒、不爆1炸、安全性高、無(wú)污染，而且兼有小型化、片式化、輕量化、低剖面等特點(diǎn)。（3）噪聲抑制，尖峰脈沖和緩沖器當(dāng)感應(yīng)電路打開(kāi)時(shí)，通過(guò)電感的電流會(huì)迅速塌陷，在開(kāi)關(guān)或繼電器的開(kāi)路上產(chǎn)生大的電壓。顯著的特性優(yōu)勢(shì)，使它在高頻電路中得到廣泛應(yīng)用。

    開(kāi)關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備或系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源性能的好壞，直接影響設(shè)備或系統(tǒng)的正常運(yùn)行。最后，綠色線條代表紋波電壓，其電容器阻抗由其ESL主導(dǎo)，例如：鋁聚合物電容器等。如何輸出低噪聲穩(wěn)定的直流電壓，關(guān)鍵應(yīng)做好電源的整流濾波。采用導(dǎo)電高分子聚合物固態(tài)鋁電解電容器進(jìn)行濾波，具有明顯的容量頻率特性和噪音吸收能力，超越現(xiàn)有液體鋁電解電容器和固體片式鉭電容器的濾波特性，是開(kāi)關(guān)電源理想的濾波電容器。

1.中頻電爐過(guò)電壓：

1.1 爐襯偏厚：

導(dǎo)致負(fù)載變高，功率變小，電容器電壓波動(dòng)增大。

1.2起爐過(guò)快：

在出鋼后起爐短時(shí)間內(nèi)，爐膛內(nèi)沒(méi)有鋼水，爐料之間的短路放電，造成頻率電流的閃動(dòng)，負(fù)載諧振點(diǎn)漂移幅度大，容易造成短時(shí)的逆變角度過(guò)大，逆變電壓瞬間升高

1.3 爐料太差：

在起爐后的一段時(shí)間內(nèi)，電流和頻率很低，直流電抗的能量連續(xù)給電容充電。若負(fù)載變輕后，電容器的低頻振蕩增大，容易造成電容器單方向過(guò)電壓。