電容器的選擇關鍵

 

針zhen對dui任ren何he應ying用yong選xuan擇ze電dian容rong器qi時shi，必bi須xu了le解jie一yi些xie關guan鍵jian特te性xing，以yi便bian分fen析xi其qi電dian路lu適shi用yong性xing。在zai簡jian單dan的de電dian容rong器qi等deng效xiao電dian路lu模mo型xing中zhong
，三san個ge關guan鍵jian特te性xing影ying響xiang電dian路lu性xing能neng：

 

電容

、等效串聯電阻（ESR）和電感。

 

本技術說明中，我們將研究鉭電容器的ESR如何影響電路性能。ESRshigouchengdianrongqizukangsuoyouchunzuxingfuzaidezonghe。yinci，zheshiyizhongresunhaotexing。dianrongqigongzuoshi，haihuiyingxiangchongfangdiandianliudedaxiao。zaigutitandianrongqizhong，ESR由以下幾個部分的阻抗構成：

 

● 固體電解質係統（MnO2）

● 介電層（Ta2O5）

● 端子
、引線框和其他連接PCB的元件

 

固體鉭電容器製造商可在物理設計和材料方麵做出改進
，降低電容器的整體 ESR。這些ESR較低的電容器可以減少電容器內部產生的熱量
，從而提高整體電路效率和長期可靠性。降低ESR還可以增加電容器充放電期間的電流，從而提高電路性能。常見的阻抗（Z）和ESR數據典型值如圖1所示。

 

圖 1：ESR典型數據值

 

鉭電容器兩個主要功能為：大容量儲能和紋波濾波。我們將在下麵更詳細地討論這些應用。

 

1 大容量

 

chulezuidagongzuodianyahedianyajiange，dianrongqideyigezhongyaotexingshicunchudianhedenengli。youxieyingyongyaoqiudianrongqicunchudaliangdianhe。gutitandianrongqijuyougaoduwendingderongzhi
，feichangshihedarongliangchuneng
，guangfanyongyufengzhidianliuqijianbaochidianyawending。zhefangmian，bixukaolvlianggeyinsu。

 

● shouxianshidianrongtigongbiyaonengliangsuoxudezongrongliang。youxieqingkuangxia
，dangetandianrongqijiuzugoule，danzaigengkekedeyingyongzhong
，xuyaobinglianpeizhiduogedianrongqi

，tamenderongzhileijia，zhenliedezuhedianzujianxiao。

● 第二個因素是電容器的ESR。ESR小可以增加傳輸的電流量
，降低放電期間的壓降，改善電路性能。

 

通過3.3Vdianyuanweiweichuliqigongdianshijiuxuyaozhezhongdarongliangdianrong。duiyuchulixuqiujiaodadeyingyong，zaikaiqihou
，bixuweiweichuliqitigongmanzuxuqiudedadianliu。dianrongqiyouxiaotigongzhezhongdarongliangdenenglitongchangchengwei“轉換速率”
，定義為“空閑電流”除以“峰值電流”的轉換，以 “A/μs”表示。峰值需求期間
，電軌電壓可能需要保持在規定範圍以內（例如
，壓降小於10%=0.33V）。ESR小的電容器可以提供更高的放電電流，同時減少熱量的產生
，更快

、更有效地滿足這些要求。

 

設計師實際上可在處理器附近放置幾個低容量多層陶瓷電容器（MLCC）用於短時供電，在稍遠的位置增加大容量電容器（鉭電容、聚合物電容或鋁電解電容），滿足長期電流需求。超低ESR的MLCC可ke以yi提ti供gong非fei常chang高gao的de瞬shun時shi電dian流liu，但dan其qi有you限xian的de容rong量liang意yi味wei著zhe隻zhi能neng在zai短duan時shi間jian內nei提ti供gong所suo需xu電dian流liu。之zhi後hou，大da容rong量liang電dian容rong器qi可ke以yi用yong來lai滿man足zu電dian路lu需xu求qiu。這zhe種zhong應ying用yong中zhong使shi用yong較jiao低diESR鉭電容器
，可以降低MLCC的依賴
，減少其所需數量
，從而節省PCB板空間和元件成本。同時
，有助於利用更堅固的結構提高板級可靠性。

 

圖2：各種外形尺寸的低ESR電容器

 

低ESR鉭電容用作大容量電容器的另一個優點是減少充/放電過程中產生熱量。這樣可以提高電路功效
，降低電路的工作溫度。而且可以使用更小的電源
，進一步節省成本。

 

2 紋波濾波

 

使用低ESR電容實現平滑信號，可以減少DC總線中的紋波電流，例如，開關電源 （SMPS）中的輸出濾波電容。這樣可以提高波形峰穀期間電壓周期和電源的充/放電電流。由於減少了紋波電流（峰-峰），每次充電/放電周期產生的熱量更少。低ESR（低電感）電容器還便於具有高頻AC噪聲分量的電路有效利用紋波濾波電容器。

 

以Vishay TR3低ESR產品線，TR3同類最佳ESR提高電路電氣性能
、功效和可靠性（降低工作溫度）。此係列器件以不同的外形尺寸提供多種電容/電壓（CV）選擇，每種組合含有特定ESR值（見圖3，D型示例）。

 

圖 3：各電容/電壓組合的ESR值

 

除ESR之外，設計人員濾波電容設計還必須考慮額定電壓、ESL、DCL和介電特性。鉭電容器通常采用超薄緊湊設計，其堅固的結構可實現PCB級高可靠性。

 

 

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