EMC與電容

edadoc · 發(fā)表于 2016-8-24 18:48:23

作者：一博科技

對(duì)于電容，從理想的角度來(lái)講，應(yīng)該是電容的容值越大，容抗越低，對(duì)交流的濾波效果越好，然而實(shí)際上一般容值越大的電容，寄生電感也越大，其實(shí)際的阻抗值為:電容的特性阻抗曲線如下圖所示：

在自諧振點(diǎn)前，電容呈現(xiàn)電容的特性，在自諧振點(diǎn)之后，呈現(xiàn)電感的特性，并且隨著感抗值和頻率的增加，對(duì)于高頻信號(hào)的退耦和旁路作用也隨之減弱。因此對(duì)于電容的選擇，不僅僅要考慮其容值，還有需要考慮ESR和ESL等方面。

ESL對(duì)于電容選擇是非常大的一個(gè)影響因素，ESL越大，諧振點(diǎn)右邊的阻抗越高；同時(shí)，諧振點(diǎn)也會(huì)隨著ESL的增大，往左邊偏移，導(dǎo)致低阻抗的區(qū)域變小，需要更多的電容并聯(lián)才能有相同的效果。所以對(duì)于選取電容而言，ESL越小越好。

那么ESR是不是也是越小越好呢？一般我們認(rèn)為比較大的ESR會(huì)增加板子的功耗，會(huì)影響電容濾波旁路的效果，在PDN設(shè)計(jì)時(shí),ESR更是讓我們苦惱。然而，有些情況是需要ESR比較高的，例如LDO電路，ESR產(chǎn)生的電壓波動(dòng)能及時(shí)反饋負(fù)載的電流波動(dòng)，以便LDO電源及時(shí)調(diào)整，因此需要ESR比較大。還有ESR越小，Q值越大，在一些需要小Q值電容的場(chǎng)合，ESR也不是越小越好的。

下面再來(lái)看看不同作用的電容選值時(shí)有什么側(cè)重點(diǎn)。

旁路電容，主要是減弱來(lái)自高頻分量或者電源線的射頻能量，因此要考慮到射頻分量所在頻率的低阻抗通道，以增加其削弱效果，還要考慮寄生電感對(duì)其自諧振頻率的影響，此時(shí)，就要考慮電容結(jié)構(gòu)的問(wèn)題了，一般的饋通和插裝電容都有比較長(zhǎng)的引腳，寄生電感比較大，對(duì)于高頻的濾波效果不佳，因此貼片電容一般是旁路電容的最佳選擇。

去耦電容，容值的選擇一般按照的公式來(lái)計(jì)算，C是電容值，I是瞬變電流，∆t是開(kāi)關(guān)時(shí)間，∆V是允許的壓降。實(shí)際上去耦電容應(yīng)用時(shí)一般都是兩個(gè)電容并聯(lián)退耦的方法，一般電容之間有兩個(gè)數(shù)量值的差別（例如0.1uF和10uF），這樣可以在一個(gè)比較寬的頻率范圍內(nèi)都有一個(gè)比較好的電容特性。另外小的ESR也是退耦電容選擇的重點(diǎn)。

儲(chǔ)能電容，需要確保能夠足夠穩(wěn)定的電壓和電流，所以一般需要選擇容值比較大的電容，一般都是在uF級(jí)別，同時(shí)需要防止電壓波動(dòng)損壞電容器，所以儲(chǔ)能電容的選擇一般還要考慮其額定電壓，一般為工作電壓的兩倍以上。

電容的選擇需要考慮到各個(gè)方面，介質(zhì)材料，可靠性等都會(huì)對(duì)電容的選擇有一定的影響。下圖是關(guān)于電容器種類性能介紹的一個(gè)總結(jié)。

電容的選擇對(duì)于emc的影響是比較大，正確的選擇可以有效的減小板上的EMI干擾，但是錯(cuò)誤的選擇反而會(huì)使情況惡化。