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電子電路基礎知識-電容實際模型

CHANBAEK ? 來源:電子科技ROOM ? 作者: ROOMist ? 2023-10-28 14:24 ? 次閱讀
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根據電容章節分析,理想電容的作用相當于電壓源,為了維持兩端電壓不變,具備吸收和輸出大電流能力。

事實上,對于實際使用中的電容,受制造工藝的影響,會產生寄生電感ESL和串聯等效電阻ESR,因此,實際電容的模型如下:

圖片

ESL和ESR的存在都會導致電容性能的一些改變。

ESL對電容的影響主要發生在高頻階段,電容電感阻抗計算公式分別為:

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對于實際電容,當頻率較低時,主要是電容起作用,阻抗主要為容抗,因此在低頻階段,隨著頻率的增高,電容的阻抗減小。而當頻率高時,寄生電感的感抗無法忽略,寄生電感開始起主要作用,并且受此影響,電容的阻抗開始隨頻率增加而增加,這一點,與理想電容是不一樣的,理想電容的阻抗特性是隨頻率的增加而不斷較小,而實際電容的頻率特性如下:

如上圖某品牌10nF電容的實際阻抗隨頻率變化的特性曲線,從圖中可知,當f=100M時,電容的阻抗最小,此時值為ESR值,當f<100MHz時,阻抗滿足理想電容模型,而當f>100MHz時,阻抗變化與電感特性一致,100MHz的變化點即為實際電容的自諧振點,因此,實際電容的使用需根據頻率要求進行選型。

對于ESR的存在,其所產生的弊端同樣會使實際電容特性偏離理想電容特性,理想電容為了維持兩端電壓不變,會釋放或吸收大電流,而ESR的存在,會導致大電流?I產生尖峰電壓:

圖片

ESR的存在所產生的電壓會在電源輸出濾波電路中引入額外的紋波電壓,因此,電容ESR不能選擇過大,而部分電源需要依靠輸出電容ESR造成的?V形成快速反饋來穩定電壓,因此,ESR的選取需要依靠實際電路來。

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