为什么加了旁路电容的作用电压上升反而快了

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旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。

去耦,又称解耦。从电路来说, 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大, 驱动电路要把电容充电、放电, 才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候, 电流比较大, 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感)会产生反弹,这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“耦合”。

去耦电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰,在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。

将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提供一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10μF 或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。

从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000μF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。

储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150 000μF 之间的铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式, 对于功率级超过10KW 的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

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电容的作用作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之:1.旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。2.去藕去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“耦合”。去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10μF或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。3.滤波从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1μF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000μF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。4.储能储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150000μF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:1.耦合举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。2.振荡/同步包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。3.时间常数这就是常见的R、C串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面的公式描述:i=(V/R)e-(t/CR)话说电容之二:电容的选择通常,应该如何为我们的电路选择一颗合适的电容呢?笔者认为,应基于以下几点考虑:1、静电容量;2、额定耐压;3、容值误差;4、直流偏压下的电容变化量;5、噪声等级;6、电容的类型;7、电容的规格。那么,是否有捷径可寻呢?其实,电容作为器件的外围元件,几乎每个器件的Datasheet或者Solutions,都比较明确地指明了外围元件的选择参数,也就是说,据此可以获得基本的器件选择要求,然后再进一步完善细化之。其实选用电容时不仅仅是只看容量和封装,具体要看产品所使用环境,特殊的电路必须用特殊的电容。下面是chipcapacitor根据电介质的介电常数分类,介电常数直接影响电路的稳定性。?NP0orCH(K15000):容量稳定性较X7R差(ΔCPCB面积、器件数目与成本之间寻求折衷。话说电容之八:电解电容的电参数这里的电解电容器主要指铝电解电容器,其基本的电参数包括下列五点:1.电容值电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值,也就是交流电容值,随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准JISC5102规定:铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为120Hz,最大交流电压为0.5Vrms,DCbias电压为1.5~2.0V的条件下进行。可以断言,铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。2.损耗角正切值Tanδ在电容器的等效电路中,串联等效电阻ESR同容抗1/ωC之比称之为Tanδ,这里的ESR是在120Hz下计算获得的值。显然,Tanδ随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。3.阻抗Z在特定的频率下,阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关,且与ESR也有关系。Z=√[ESR2+(XL-XC)2]式中,XC=1/ωC=1/2πfCXL=ωL=2πfL电容的容抗(XC)在低频率范围内随着频率的增加逐步减小,频率继续增加达到中频范围时电抗(XL)降至ESR的值。当频率达到高频范围时感抗(XL)变为主导,所以阻抗是随着频率的增加而增加。4.漏电流电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而,由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常,漏电流会随着温度和电压的升高而增大。5.纹波电流和纹波电压在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”,其实就是ripplecurrent,ripplevoltage。含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。它们和ESR之间的关系密切,可以用下面的式子表示:Urms=Irms×R式中,Vrms表示纹波电压Irms表示纹波电流R表示电容的ESR由上可见,当纹波电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低ESR值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。话说电容之九:电容器参数的基本公式1.容量(法拉)英制:C=(0.224×K?A)/TD公制:C=(0.0884×K?A)/TD2.电容器中存储的能量E=?CV23.电容器的线性充电量I=C(dV/dt)4.电容的总阻抗(欧姆)Z=√[RS2+(XC–XL)2]5.容性电抗(欧姆)XC=1/(2πfC)6.相位角Ф理想电容器:超前当前电压90?理想电感器:滞后当前电压90?理想电阻器:与当前电压的相位相同7.耗散系数(%)D.F.=tanδ(损耗角)=ESR/XC=(2πfC)(ESR)8.品质因素Q=cotanδ=1/DF9.等效串联电阻ESR(欧姆)ESR=(DF)XC=DF/2πfC10.功率消耗PowerLoss=(2πfCV2)(DF)11.功率因数PF=sinδ(lossangle)–cosФ(相位角)12.均方根rms=0.707×Vp13.千伏安KVA(千瓦)KVA=2πfCV2×10-314.电容器的温度系数T.C.=[(Ct–C25)/C25(Tt–25)]×10615.容量损耗(%)CD=[(C1–C2)/C1]×10016.陶瓷电容的可靠性L0/Lt=(Vt/V0)X(Tt/T0)Y17.串联时的容值n个电容串联:1/CT=1/C1+1/C2+….+1/Cn两个电容串联:CT=C1?C2/(C1+C2)18.并联时的容值CT=C1+C2+….+Cn19.重复次数(AgaingRate)A.R.=%ΔC/decadeoftime上述公式中的符号说明如下:K=介电常数A=面积TD=绝缘层厚度V=电压t=时间RS=串联电阻f=频率L=电感感性系数δ=损耗角Ф=相位角L0=使用寿命Lt=试验寿命Vt=测试电压V0=工作电压Tt=测试温度T0=工作温度X,Y=电压与温度的效应指数。话说电容之十:电源输入端的X,Y安全电容在交流电源输入端,一般需要增加三个电容来抑制EMI传导干扰。交流电源的输入一般可分为三根线:火线(L)/零线(N)/地线(G)。在火线和地线之间及在零线和地线之间并接的电容,一般称之为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准,以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命,所以它们都属于安全电容,要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般地,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700pF。根据IEC60384-14,电容器分为X电容及Y电容,1.X电容是指跨于L-N之间的电容器,2.Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。(L=Line,N=Neutral,G=Ground)X电容底下又分为X1,X2,X3,主要差别在于:1.X1耐高压大于2.5kV,小于等于4kV,2.X2耐高压小于等于2.5kV,3.X3耐高压小于等于1.2kVY电容底下又分为Y1,Y2,Y3,Y4,主要差别在于:1.Y1耐高压大于8kV,2.Y2耐高压大于5kV,3.Y3耐高压n/a4.Y4耐高压大于2.5kVX,Y电容都是安规电容,火线零线间的是X电容,火线与地间的是Y电容.它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模,差模工扰起滤波作用.安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全.安规电容安全等级应用中允许的峰值脉冲电压过电压等级(IEC664)X1>2.5kV≤4.0kVⅢX2≤2.5kVⅡX3≤1.2kV——安规电容安全等级绝缘类型额定电压范围Y1双重绝缘或加强绝缘≥250VY2基本绝缘或附加绝缘≥150V≤250VY3基本绝缘或附加绝缘≥150V≤250VY4基本绝缘或附加绝缘<150VY电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义在滤波电路上有X电容,就是跨接L-N线;Y电容就是N-G线。在安规标准上有按脉冲电压分X1,X2,X3电容;按绝缘等级来分Y1,Y2,Y3来分。(这些都不是按什么材质来分的,以后多学习。)至于安规标准各个国家有一些差别,但额定电压无非就是250和400。各大厂家做的安规电容就是要满足这个安规标准的需求,一个安规电容可以满足Y电容的要求,也有可以做成满足X电容要求。所以就有的安规电容上标X1Y1,X1Y2火线与0线之间接个电容就是是X,而火线与地线之间接个电容像个Y。由于火线与0线直接电容,受电压峰值的影响,避免短路,比较注重的参数就是耐压等级,在电容值上没有定限制值。火线与地线直接电容要涉及到漏电安全的问题,因此它注重的参数就是绝缘等级

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