無腦：手把手教大家如何利用目標阻抗計算電容量

今天，小編將在這篇文章中手把手教大家如何利用目標阻抗計算電容量，通過閱讀這篇文章，大家可以學會電容量的計算方法，主要內(nèi)容如下。

一、什么是阻抗

阻抗是表示元件性能或一段電路電性能的物理量。交流電路中一段無源電路兩端電壓峰值(或有效值)Um與通過該電路電流峰值(或有效值)Im之比稱為阻抗，用z表示，單位為歐姆(Ω)。在U一定的情況下，z越大則I越小，阻抗對電流有限制的作用。

在電路中，物體對電流的阻礙的作用稱為電阻。除了超導體，所有物質(zhì)均具有電阻，只是電阻值各有不同。電阻較小的物質(zhì)稱為良導體，例如金屬；而電阻極大的物質(zhì)稱為絕緣體，例如木頭和塑料。另外，還有一種介于兩者之間的物質(zhì)，稱為半導體。超導體則是一種電阻值為零的物質(zhì)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的超導體都要求在足夠低的溫度和足夠弱的磁場條件下，其電阻率才為零。

在直流電和交流電中，電阻對兩種電流都有阻礙作用。作為常見元器件，電阻、電容和電感在電路中各自扮演著不同的角色。其中，電容和電感對交流電和直流電的作用與電阻有所不同。電容在電路中是“隔直通交”，即對直流電有隔斷作用，使直流電不能通過，而交流電可以通過。而且隨著電容值的增大或者交流電的增大，電容對交流電的阻礙作用減小。這種阻礙作用可以理解為“電阻”，但并不等同于電阻。

二、利用目標阻抗計算電容量

為了清楚的說明電容量的計算方法，我們用一個例子。要去耦的電源為1.2V，容許電壓波動為2.5%，最大瞬態(tài)電流 600mA，

第一步：計算目標阻抗

第二步：確定穩(wěn)壓電源頻率響應范圍。

和具體使用的電源片子有關(guān)，通常在 DC 到幾百 kHz 之間。這里設(shè)為 DC 到 100kHz。在100kHz 以下時，電源芯片能很好的對瞬態(tài)電流做出反應，高于 100kHz 時，表現(xiàn)為很高的阻抗，如果沒有外加電容，電源波動將超過允許的 2.5%。為了在高于 100kHz 時仍滿足電壓波動小于 2.5%要求，應該加多大的電容？

第三步：計算 bulk 電容量

當頻率處于電容自諧振點以下時，電容的阻抗可近似表示為：

頻率 f 越高，阻抗越小，頻率越低，阻抗越大。在感興趣的頻率范圍內(nèi)，電容的最大阻抗不能超過目標阻抗，因此使用 100kHz 計算（電容起作用的頻率范圍的最低頻率，對應電容最高阻抗）。

第四步：計算 bulk 電容的最高有效頻率

當頻率處于電容自諧振點以上時，電容的阻抗可近似表示為：

頻率 f 越高，阻抗越大，但阻抗不能超過目標阻抗。假設(shè) ESL 為 5nH，則最高有效頻率為：

樣一個大的電容能夠讓我們把電源阻抗在100kHz 到1.6MHz  之間控制在目標阻抗之下。當頻率高于1.6MHz 時，還需要額外的電容來控制電源系統(tǒng)阻抗。

第五步：計算頻率高于1.6MHz  時所需電容

如果希望電源系統(tǒng)在500MHz  以下時都能滿足電壓波動要求，就必須控制電容的寄生電感量。必須滿足

所以有：

假設(shè)使用 0402 封裝陶瓷電容，寄生電感約為 0.4nH，加上安裝到電路板上后

過孔的寄生電感（本文后面有計算方法）假設(shè)為 0.6nH，則總的寄生電感為 1 nH。為了滿足總電感不大于 0.16 nH 的要求，我們需要并聯(lián)的電容個數(shù)為：1/0.016=62.5 個，因此需要 63 個 0402 電容。

為了在 1.6MHz 時阻抗小于目標阻抗，需要電容量為：

因此每個電容的電容量為 1.9894/63=0.0316 uF。

綜上所述，對于這個系統(tǒng)，我們選擇 1 個 31.831 uF 的大電容和 63 個 0.0316 uF 的小電容即可滿足要求。

以上便是小編此次想要和大家共同分享的如何利用目標阻抗計算電容量的內(nèi)容，如果你對本文內(nèi)容感到滿意，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站喲。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day！