該電容的作用我只是簡單認識到該前饋電容主要是為了提供零點,不讓RC電路產生震盪從而影響輸出輸出電壓。再深入一些的理解請自行學習吧!
最後補充一個知識點。有時候我們在交流電路中看到電容的並聯分壓的情況。電容在交流回路中可以實現分壓,分壓公式是將電容根據容抗公式Xc= 1/(jwC)推導出來的,所以我們容易得出電容分壓公式為U1/U2=C2/C1。從這個式子我們可以知道雖然兩個電容的容值不相同,但在一個交流回路中裝載的電荷量Q是相同的。雖然電容在直流電路中相當於斷路,但是在電路輸入電能的瞬間,電容之間是存在分壓的。這種瞬間的情況的電容分壓公式與交流回路中的情況相同。
文章最後,我推薦大家關注達爾聞説這個公眾號。我在達爾聞説公眾號中學習到了很多硬件知識。
在此特別聲明:由於經過達爾聞説主創的同意,所以該博文中的大部分圖和標註[1]的文字都來源於達爾聞説公眾號推文。
參考鏈接:[1] https://mp.weixin.qq.com/s/AvGl7oGpWoiUAFTn-XR8KQ
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/4cPmbkJ2a4ps3onHd9KSmQ
以順為王者,妾婦之道也。 --孟子
這篇博文主要介紹電容如何選型、電容的一些實戰電路。就讓我們打開學習的大門吧。
在選擇電容時我主要看的是電容的容值和電容的額定電壓。(由於本人應用時只是看中這兩個參數,所以才這樣寫到。)
在這裏,我需要解釋一下們聽到的耐壓值、額定電壓、擊穿電壓三者的區別。平常我們在電容上看到的300VAC這種標註,這個電壓值是電容的額定電壓。額定電壓是指電容正常工作的運行電壓,我們在使用電容時儘量不要超過額定電壓,超過太多達到擊穿電壓後電容會爆炸。那麼耐壓值是指的是電容的最高工作電壓。當然,如果電容達到耐壓值比較長時間電容器就會損壞。還要説明一點,電容的耐壓值需要去看説明書。那麼擊穿電壓就是極限電壓了。當電容承受的電壓達到擊穿電壓後電容就會爆炸。綜上:額定電壓<耐壓值<擊穿電壓。
首先,對於我在《硬件知識整理part7--電容應用列舉》這篇博文用了大幅篇幅解讀的濾波電容怎麼選型呢?
平常的濾波電容的容值最簡單的方法就是看一下芯片説明書,説明書上會有寫到該芯片的濾波電容的選擇容值。但是這裏需要注意一點,如果説明書中推薦帶內容容量是10uf,原則上要採用推薦值的2倍以上的電容,也就是選擇22uf左右的。如果選擇電解電容的話,建議選擇的值為推薦值的1.8倍左右。如果該濾波電容只是用在電源,電容不是位於芯片的輸入或者輸出位置,選擇容值時建議用經驗法。
還有一種方法就是根據計算來算出容值,但是這種方法需要測量很多參數,這有點麻煩。有興趣的同學可自行百度。
最後一種方法就是經驗法了。平常小電容濾波我們採用104p,大電容採用0.1uf。其中使得濾波效果可靠,可以將一大一小兩個電容並聯,一般要求相差兩個數量級以上,以獲得更大的濾波頻段。這只是我在網上看到的經驗,但是正確與否需要實踐證明。
平常的濾波電容額定電壓的大小最好是所在電路處電壓的1.5倍。比如12V就選擇額定電壓16V以上的。
其次,為什麼我建議芯片的濾波電容選擇大於推薦值的兩倍以上,電解電容為推薦值的1.8倍呢?
為此,我舉個實際的LDO電路的例子。
這是一個典型的LDO電路。於是我們通過測量LDO電路的輸入電壓波形和輸出電壓波形,其中示波器的上方為LDO電路的輸入電壓波形,下方為LDO電路的輸出電壓波形。[1]
由圖中的兩者對比。沒有輸入輸出電容的電源的紋波很大的。[1]
信號從 LDO 輸入衰減到輸出的程度。[2]計算公式如下:
公式 1 表明衰減程度越高,以分貝表示的 PSRR 值將越大。(某些供應商採用負號來表示衰減,而大多數供應商則採用正值表示)。[2]假如PSRR=66dB,輸入端的紋波大小Vripple(in)為±50mv,那麼輸出端的紋波Vripple(out)是多少?[1]由於66=20+20+20+6=10*10*10*2=2000,所Vripple(out)=±50/2000mv=±0.025mv。細心的人會發現6db是估算到2倍衰減倍數的。對!習慣上是這樣估算的!如果沒有輸入輸出電容,輸出端的紋波會不會這麼小的。[1]所以LDO電路的輸出輸入端電容儘量都要加上。
那麼在怎麼選擇LDO的輸入輸出電容呢?
由圖上可知LT1117的輸出電容的作用是頻率補償,也就是説和噪聲是息息相關的。容值的要求是最小10uF的鉭電容,或者是50uF的鋁電解電容。然後,不管選用哪種電容,電容的ESR一定要小。[1]
那麼我們選擇10Uf的電容如何呢??絕對不行!!這就需要考慮到電容的這些參數:直流偏置降額、温度降額、及製作商容差。[1]有經驗的工程師這樣解讀。
那麼什麼是直流偏置降額?直流偏置降額是電容的一個參數。它描述電容與直流偏置電壓和電容器尺寸的關係。如下圖所示。
從團中我們可以看出電容承受1.8V左右的直流電壓時,電容值為7uf。
其他因素有經驗的工程師是如下圖總結的經驗。
當然,這是電容處於最惡劣的環境時,輸入輸出電容直接選擇10uF時,在考慮到電容的這些參數影響之後,實際的電容值僅為3.5uF,是遠遠不夠的。[1]
所以呢,在LDO的輸入輸出電容選擇應該選擇2倍以上。如果選擇電解電容的話,應該是1.8倍左右。
由於我沒有設計過電容容值,但是我通過學習LDO電路的輸入輸出電容選型後,我建議大家在設計芯片外圍電路的電容容值都在這個範圍,省得出現問題。這點可供參考。
還有一種DCDC電路中會設置一個前饋電容。如下圖所示。
該電容的作用我只是簡單認識到該前饋電容主要是為了提供零點,不讓RC電路產生震盪從而影響輸出輸出電壓。再深入一些的理解請自行學習吧!
最後補充一個知識點。有時候我們在交流電路中看到電容的並聯分壓的情況。電容在交流回路中可以實現分壓,分壓公式是將電容根據容抗公式Xc= 1/(jwC)推導出來的,所以我們容易得出電容分壓公式為U1/U2=C2/C1。從這個式子我們可以知道雖然兩個電容的容值不相同,但在一個交流回路中裝載的電荷量Q是相同的。雖然電容在直流電路中相當於斷路,但是在電路輸入電能的瞬間,電容之間是存在分壓的。這種瞬間的情況的電容分壓公式與交流回路中的情況相同。