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開關(guān)電源設(shè)計中重中之重-電容（一）

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時間：2019-07-27 點擊量：1076

大家都知道開關(guān)電源往往是工程師在電路設(shè)計過程中最容易忽略的環(huán)節(jié)。當(dāng)然工程師們就要很謹慎了。其實，作為一款優(yōu)秀的設(shè)計，開關(guān)電源設(shè)計應(yīng)當(dāng)是很重要的，它很大程度影響了整個系統(tǒng)的性能和成本。
1 開關(guān)電源之電容的重要參數(shù)
大家對電容的概念大多還停留在理想的電容階段，一般認為電容就是一個C，卻不知道電容還有很多重要的參數(shù)，也不知道一個1uF的瓷片電容和一個1uF的鋁電解電容有什么不同。
實際的電容可以等效成下面的電路形式：
C:開關(guān)電源之電容容值。一般是指在1kHz,1V等效AC電壓，直流偏壓為0V情況下測到的，不過也可有很多電容測量的環(huán)境不同。但有一點需注意，電容值C本身是會隨環(huán)境發(fā)生改變的。
ESL:開關(guān)電源之電容等效串聯(lián)電感。電容的管腳是存在電感的。在低頻應(yīng)用時感抗較小，所以可以不考慮。當(dāng)頻率較高時，就要考慮這個電感了。
ESR:電容等效串聯(lián)電阻。無論哪種電容都會有一個等效串聯(lián)電阻，當(dāng)電容工作在諧振點頻率時，電容的容抗和感抗大小相等，于是等效成一個電阻，這個電阻就是ESR.因電容結(jié)構(gòu)不同而有很大差異。鋁電解電容ESR一般由幾百毫歐到幾歐，瓷片電容一般為幾十毫歐，鉭電容介于鋁電解電容和瓷片電容之間。
下面簡單介紹一下我們常用到的三種電容：鋁電解電容，瓷片電容和鉭電容。
1）開關(guān)電源之鋁電容是由鋁箔刻槽氧化后再夾絕緣層卷制，然后再浸電解質(zhì)液制成的，其原理是化學(xué)原理，開關(guān)電源之電容充放電靠的是化學(xué)反應(yīng)，電容對信號的響應(yīng)速度受電解質(zhì)中帶電離子的移動速度限制，一般都應(yīng)用在頻率較低（1M以下）的濾波場合，ESR主要為鋁萡電阻和電解液等效電阻的和，值比較大。鋁電容的電解液會逐漸揮發(fā)而導(dǎo)致電容減小甚至失效，隨溫度升高揮發(fā)速度加快。溫度每升高10度，電解電容的壽命會減半。

2）開關(guān)電源之瓷片電容存放電靠的是物理反應(yīng)，因而具有很高的響應(yīng)速度，可以應(yīng)用到上G的場合。不過，瓷片電容因為介質(zhì)不同，也呈現(xiàn)很大的差異。性能最好的是 C0G材質(zhì)的電容，溫度系數(shù)小，不過材質(zhì)介電常數(shù)小，所以容值不可能做太大。而性能最差的是Z5U/Y5V材質(zhì)，這種材質(zhì)介電常數(shù)大，所以容值能做到幾十微法。但是這種材質(zhì)受溫度影響和直流偏壓（直流電壓會致使材質(zhì)極化，使電容量減?。┯绊懞車乐?。
3）鉭電容無論是原理和結(jié)構(gòu)都像一個電池。
鉭電容擁有體積小、容量大、速度快、ESR低等優(yōu)勢，價格也比較高。決定鉭電容容量和耐壓的是原材料鉭粉顆粒的大小。顆粒越細可以得到越大的電容，而如果想得到較大的耐壓就需要較厚的Ta2O5,這就要求使用顆粒大些的鉭粉。所以體積相同要想獲得耐壓高而又容量大的鉭電容難度很大。
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