無腦：手把手教大家如何利用目標(biāo)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(biāo)阻抗計算電容量，通過閱讀這篇文章，大家可以學(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體。超導(dǎo)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(dǎo)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(biāo)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(biāo)阻抗

第二步：確定穩(wěn)壓電源頻率響應(yīng)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(yīng)，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(yīng)該加多大的電容？

第三步：計算 bulk 電容量

當(dāng)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(biāo)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(yīng)電容最高阻抗）。

第四步：計算 bulk 電容的最高有效頻率

當(dāng)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(biāo)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(biāo)阻抗之下。當(dāng)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(biāo)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(biāo)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！