为什么在高频设备的电源退耦电路中,大容量电解电容器的两端还要并联一只小容量的瓷片电容器?
因为大电容的等效电感太大了,对高频干扰信号的退偶作用太小。
并联小容量瓷片电容后,由于瓷片电容的等效电感很小,所以高频干扰电流会被小电容短路到地,从而起到电源高频干扰退偶的作用。
去耦陶瓷电容是电路中装设在元件的电源端的电容,此陶瓷电容可以提供较稳定的电源,同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声,间接可以减少其它元件受此元件噪声的影响
去耦陶瓷电容的去耦时间、稳压电源以及去耦电容是构成电源系统的两个重要部分
对于现在芯片的速度越来越快,尤其对于高速处理芯片,负载芯片的电流需求变化也是非常快
例如处理芯片内部有2000个晶体管同时发生状态翻转,转换时间是1ns,总电流需求为600mA
这就意味着电源系统须再1ns时间内补足600mA瞬态电流
但是,对于目前的稳压源系统来说,在这么短的时间内并不能反应过来,相对于快速变化的电流,稳压源明显滞后了
这样的后果是负载还在等待电流,稳压源却无法及时提供电流,总功率一定下来,电流增大了,于是电压就会被拉下来,造成了轨道塌陷,因此噪声就产生了
那么这个问题的解决方法是并联不同容值的去耦陶瓷电容
因为,稳压源需要10us才能反应过来,所以在0-10us的时间里也不能干等着,需要用恰当的陶瓷电容来补充
比如按照50mohm的目标阻抗,可以计算出电容:C=1/(2*PI*f*Z)=31.831uf,而电容的高频率同时可以计算出来,假设ESL为5nH,所以有f=Z/(2*PI*ESL)=1.6MHz
也就是说加入31.831uf的陶瓷电容,可以提供100KHz到1.6MHz频段的去耦
另外,1/1.6MHz=0.625us,这样一来,0.625us到10us这段时间电容能够提供所需要的电流
10us之后,稳压源能够提高需要的稳定电流
另外,一个大的陶瓷电容并不能满足要求,通常还会放一些小电容,例如15个0.22uf的电容,可以提供高至100MHz的去耦,这些小电容的快反应时间是1/100MHz=1ns,因此,这些电流能够保证1us之后的电流需求
考虑到反应时间可能还不太够,一般需要将退耦频率提高到500MHz,也就是反应时间快到200ps
建议题主可以搜索了解一下电解电容的各种类型,以便深入理解高频响应能力的含义。普通电解电容为了增大电极间的面积来增大电容量,是把极板卷起来放在圆柱形的外壳里。这个过程会带来不可忽视的电感。所以在用做电源滤波等场合还可以凑合一下,但退耦就不行了。
有些大功率场合,电源滤波都要求对剧烈抖动做滤波,就需要高频电解电容了,比普通的电解电容贵了几倍。航模无刷电调就需要。
另外有些需要迅速放电的环境,也会改变电解电容的形状,减少缠绕的圈数来降低电感对放电速度的影响。所以闪光灯的放电电容都是很长的。
用在退耦电路中的电容称为退耦电容,退耦电容并接于电路正负极之间,可防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡。所谓退耦,即防止前后电路电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲动对电路的正常工作产生影响,换言之,退耦电路能够有效地消除电路之间的寄生耦合。
消除直流电机运行过程中的干扰作用。直流电机电气噪音的典型频谱是一频带很宽且杂乱的脉冲信号,如未采取必要抑制措施,很多情况其电气干扰电平会超过限值(EMC)。
直流电机的电气噪音是尖峰电压,主要是由马达电刷产生的。是由电刷与换向片触点的断开产生的。
1、电容的作用是通过向噪声源的公共端提供一条阻抗很低的通路来将电压尖峰旁路掉。电容可以接在马达的每根引线与地之间,也可以接在两根引线之间。在电刷与地之间接入电容会有很大效果。
2、电容消除电机转动过程中电刷与转子之间摩擦形成的火花,保证电路正常工作。
扩展资料:瓷片电容作用
旁路
可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”。 对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling,也称退耦)电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。
减小噪声的另一个方法是在电刷上直接放置一个电感器件。电感的作用是防止当电刷通过换向片间隙时流进电刷电流的突然变化。电感的电感量大约为10~25μH。串联在电路中的扼流圈可以和到地的旁路电容组合起来构成一个低通滤波器,这可以增强单个电感或电容的滤波效果。
常规的作法是直接在电机制造过程加入环形压敏电阻。
参考资料:百度百科-瓷片电容-作用
通常用于高稳定振荡回路中,作为回路、旁路电容器及垫整电容器
什么是退耦?退耦早用于多级电路中,为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的而采取的措施
在电源中退耦,当芯片内部进行开关动作或输出发生变化时,需要瞬时从电源线上抽取较大电流,该瞬时的大电流可能导致电源线上电压的降低,从而引起对自身和其它器件的干扰
为了减少这种干扰,需要在芯片附近设置一个储电的陶瓷电容以提供这种瞬时的大电流能力
在电源电路中,旁路和退耦都是为了减少电源噪声
旁路主要是为了减少电源上的噪声对器件本身的干扰;退耦陶瓷电容是为了减少器件产生的噪声对电源的干扰
有人说退耦是针对低频、旁路是针对高频,我认为这样说是不准确的,为此目的的退耦陶瓷电容同样需要有很好的高频特性
2,耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合.为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。
两种电容的材质是不同的。陶瓷电容无极性,电解电容有极性。陶瓷电容的容量一般较小,电解电容的容值可以做得很大。另外两者的用途也有差别,陶资电容一般用于信号源滤波,而电解电容一般用于电源部分。
陶瓷电容器的用途,这类电容常用在高频电路和高压电路、温度补偿,温度要求高稳定电路中,
一、旁路(去耦)
这是为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗的通路。在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容器所处的位置不同,称呼就不一样。对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling)电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。我们经常可以看到,在电源和地之间连接着去耦电容,它有三个方面的作用:一是作为本集成电路的蓄能电容;二是滤除该器件产生的高频噪声,切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
耦合
用在耦合电路中的陶瓷电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用,它作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路。
滤波
用在滤波电路中的陶瓷电容器称为滤波电容,滤波电容是会将一定频段内的信号从总信号中去除的,所以在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的陶瓷电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。
谐振
用在LC谐振电路中的安规电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。
温度补偿
针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响而进行补偿,改善电路的稳定性。
调谐
是对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。
储能
储能就是储存电能,用于必要的时候释放。例如相机闪光灯,加热设备等等。(现如今很多电容的储能水平已经可以接近锂电池的水准,一个电容储存的电能就可以供一个手机使用一天的时间)引用