电容并联与谐振峰

时间:2023-03-31来源:佚名

1. 相同容值电容的并联:

多个相同的电容并联后,阻抗曲线的整体形状不变,仍保持为一个大"V"型,但是各个频率点的阻抗整体下移减小。

电容并联与谐振峰


2. 不同容值电容的并联:
当并联的电容容值不同时,由于每个电容的自谐振频率点不同,不同频段内,两个电容的行为特征存在差异。在f1与f2之间,0.47uF表现为感性,0.01uF表现为容性。并联后阻抗会有什么样的特征?

电容并联与谐振峰



在f1的左侧,两个电容都表现为容性。在f2的右侧,两个电容都表现为感性。这两个频段内,由于两个电容的行为特征类似,并联后的总阻抗曲线会保持原来的变化趋势,数值上会比任意一个电容的稍小。

电容并联与谐振峰

在f1和f2之间,两个电容的并联线路,在此频率区间,就像是一个电感和一个电容并联,构成了LC并联谐振电路,会在某个频率点发生并联谐振。在谐振点,LC并联电路的阻抗非常高。因此,在f1和f2之间,阻抗曲线出现并联谐振峰 (出现点位于两条阻抗曲线交叉点附近)。 并联谐振峰也叫作反谐振点,可以理解为是由0.47uF的寄生电感和0.01uF的电容形成的。
并联谐振峰是PDN网络设计中最重要的指标之一,谐振峰处很容易超过目标阻抗。
1. 容值差对谐振峰的影响
两个并联的电容,电容差值的大小直接影响到谐振峰的大小。三种电容的组合:

电容并联与谐振峰


随着电容差值的增大,并联谐振峰也增大。

电容并联与谐振峰


2. ESR对谐振峰的影响

在并联谐振点附件,两个电容并联可以等效为下图。为了观察ESR的影响,我们假设两个电容的ESR相同,都等于R。

电容并联与谐振峰

并联谐振点阻抗可表示为:

电容并联与谐振峰

假设两颗电容值分别为0.1uF, 1uF. 上图中L=0.5nH, C=0.1uF.并联谐振峰值Zp与R的关系为:

电容并联与谐振峰


当ESR=70mohm时,Zp最小,ESR<70mohm时,随着ESR减小,谐振峰值反而增大。

3. 安装电感对谐振峰的影响

安装电感不仅影响电容的自谐振频率,在电容并联时也会影响并联谐振峰值的大小。安装电感增加了电容的总电感大小。使阻抗在自谐振频率点之后增加的更快。

电容并联与谐振峰

安装后总电感越大,并联谐振峰值越大,而且并联谐振频率越低。一方面,由于并联谐振峰值增大,要想满足目标阻抗的要求,就需要更多的电容;另一方面,由于谐振点向低频移动,为了高频处也能满足目标阻抗的要求,需要增加更多的小电容。(减小安装电感的方法:体积大的电容用多个过孔并联,使电源过孔和地过孔尽量靠近,电容尽量靠近芯片的供电引脚减小平面的分布电感等)
VRM的简化模型如下:

电容并联与谐振峰


VRM的阻抗曲线:

电容并联与谐振峰

从低频到BW, VRM为低阻状态,能够满足芯片瞬态的电流需求。但是在更高的频率,VRM的阻抗以感抗为主导,导致电源不能满足稍高频瞬态的电流需求。
从负载端向PDN系统看进去,VRM和大容量的电容之间也是并联关系,同样会产生并联谐振。(某个频段,VRM表现为感性,CAP表现为容性,产生谐振)

电容并联与谐振峰

假设VRM的内阻R=1mohm, L=20nH. 输出电容为10颗330uF的电容,ESL=4nH. ESR在1mohm-50mohm内,针对ESR进行扫描分析,得到并联谐振峰和电容ESR的关系曲线。

电容并联与谐振峰

可以看到,谐振峰随ESR降低而增大。
下图为VRM和电容并联,用两种ESR值得到的阻抗包络线。

电容并联与谐振峰

    相关阅读

    软启动器12个故障代码

    软启动器常见故障问题的故障代码,参考如下: 1、故障代码Err01 故障类容:→断相;说明:主电路任意一相断相。 2、故障代码Err02 故障类容:→过电流;说明:超过额定电流12倍。 3、故...
    2022-11-26

    电动车电池看参数的三种方法,轻松查看电动车电池型号

    新买的电动车电池是什么型号的,很多人并不是很清楚,而在需要换电池时搞不清楚型号就会很麻烦,那么电动车电池规格怎么,怎么来识别电动车电池的型号,与电工天下小编一起来...
    2022-11-30

    电焊机电流调到多少合适,根据焊条大小及焊接对象做调整

    2.5焊条电焊机电流大小应根据焊条的种类来定: 1、一般碳钢焊条焊接电流调到100A左右,不锈钢焊条稍低点。 2、焊方管2.5焊条电流: 60-80A电焊机利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电...
    2023-01-09
    电焊机电流调到多少合适,根据焊条大小及焊接对象做调整

    电动机的启动电流如何计算,电动机启动电流计算公式

    有关电动机启动电流的计算方法,三相电机启动电流瞬时是正常的多少倍,电动机的启动电流是额定电流 的多少,电动机 启动电流计算公式与实例,感兴趣的朋友参考下。 电动机启动...
    2022-11-22
    电动机的启动电流如何计算,电动机启动电流计算公式

    【电力用户怎么分级,电力用户分类标准】

    【电力用户怎么分级,电力用户分类标准】 有网友咨询,电力用户怎么分级,针对分级的问题,电力用户分为一级用户至三级用户,那么电力用户分类标准是怎么样的,电力客户分级和...
    2022-12-10
    【电力用户怎么分级,电力用户分类标准】

    插座发出滋滋滋的声音是什么原因

    首先最有可能的原因就是电源线与插座接线端子接触不牢固,而造成的虚接,进而产生电弧也就是我们俗称的电火花,就会发出的滋滋声音。 插座内由于质量问题,电源接线柱与插头触...
    2022-11-10
    插座发出滋滋滋的声音是什么原因

    安装西门子软件时提示重启电脑的解决办法

    在 西门子软件安装 时,比如:WinCC、Step7、SIMATIC NET SQL Server for WINCC等软件,有时候并不是很顺利,经常提示要重启,而且重启之后还是提示重启,一直循环提示,这个问题可以通过下面...
    2023-03-09
    安装西门子软件时提示重启电脑的解决办法

    异步电动机正反转控制plc接线图及梯形图(图文)

    【 异步电动机 正反转控制plc 接线图及梯形图 】 用plc实现异步电动机的正反转控制,如何设计控制线路图,如何分配i/o,都是绘制plc接线图的关键,另外异步电动机正反转控制设计 过...
    2022-12-11
    异步电动机正反转控制plc接线图及梯形图(图文)

    网站栏目