一前言
電容是構(gòu)成電路的基本器件之一,也是解決電磁兼容問題最有效、最經(jīng)典的手段,但是很多時候也是造成電磁兼容問題的根源。為了使電容成為解決問題的有效手段,避免成為造成問題的原因,我們需要了解電容實際應用的一些特性。本篇我們學習電容重要特性之一的自諧振頻率。
二電容等效電路
對于交流信號來說(特別是頻率越高的時候),電容由于寄生參數(shù)(結(jié)構(gòu)、引線、布線等)的原因,不可能是一個理想的電容特性。電容在實際應用時的等效電路如下圖,是等效電阻ESR、等效電感ESL、電容C是串聯(lián)在一起,這是一個典型的RLC串聯(lián)諧振電路。
下圖為RLC串聯(lián)諧振電路的頻率響應曲線,fs是電容的時間自諧振頻率,是由下面的公式計算的:
根據(jù)頻響曲線可以看到,在直流或低頻時,電容的自諧振頻率,對電容特性本身的影響不大。但是當工作頻率接近自諧振頻率時,容抗會越來越小,即電容性越來越小(失去電容作用),漸漸地成為一個單純的電阻(當工作頻率在自諧振頻率時)。當工作頻率超過自諧振頻率時,此時電容器相當于一個電感,也失去了電容作用。當電容不再是一個“電容”,這對于電容電路來說就失去了它本身的作用。所以對于自諧振頻率來說,需要理解其對于電容本身的影響,這樣才能避免在實際應用中“失誤”。
根據(jù)自諧振頻率計算公式,當電容量一定的情況下,等效電感ESL是很重要的因素。等效電感ESL過大會降低自諧振頻率,也就是在特定的頻率下,電容的作用會大大減小。
所以很多時候電容沒有起到應有的作用。以及在某些情況下,電容串聯(lián)使用(由于走線長,ESL增大),增大的ESL還會與其他電路產(chǎn)生諧振,出現(xiàn)不必要的干擾。在實際應用的時候,經(jīng)常看到,當電路中一定需要一個大容量的電容的時候,通常會用幾個小一點的電容并聯(lián)。因為,這樣會使總寄生電感減小。
三結(jié)語
為了在實際應用中讓電容發(fā)揮該有的作用,一方面我們需要控制ESL,比如引線和走線長度、避免串聯(lián)使用情況和使用更小ESL電容器。另一方面,當工作頻率較高,而電路又需要較大電容時,可以將多個小電容并聯(lián)。并聯(lián)后的總ESL會減小,從而拓寬應用頻率范圍。
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原文標題:學習筆記之電容自諧振頻率
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