電源設計小貼士2200UF 10V 51：相識寄生電容器

電源紋波和瞬態規格會抉擇所需電容器的巨細，同時也會限制電容器的寄生構成配置。圖 1 顯示一個電容器的根基寄生構成，其由等效串聯電阻(ESR)和等效串聯電感(ESL)構成， 電容廠家，而且以曲線圖泛起出三種電容器(陶瓷電容器、鋁質電解電容器和鋁聚合物電容器)的阻抗與頻率之間的干系。表1顯示了用于生成這些曲線的各個值。這些值為低壓(1V – 2.5V)、中等強度電流(5A)同步降壓電源的典范值。

表1：三種電容器較量環境，各有利益。

低頻下，所有三種電容器均未表示出寄生分量，因為阻抗明明只與電容相關?？墒?， 貼片鋁電解電容器，鋁電解電容器阻抗遏制減小，并在相對低頻時開始表示出電阻特性。這種電阻特性不絕增加，直到到達某個相對高頻為止(電容器呈現電感)。鋁聚合物電容器為與抱負狀況不符的另一種電容器。有趣的是，它擁有低ESR，而且ESL很明明。陶瓷電容器也有低ESR，但由于其外殼尺寸更小，它的ESL小于鋁聚合物和鋁電解電容器。

圖 1 寄生對陶瓷、鋁和鋁聚合物電容器阻抗的改變差異

圖 2 顯示運作在500kHz下的持續同法式節器模仿的電源輸出電容器波形。它利用圖 1 所示三種電容器的主要阻抗：陶瓷電容;鋁ESR;鋁聚合物ESL。

赤色線條為鋁電解電容器，其由ESR主導。因此，紋波電壓與電感紋波電流直接相關。藍色線條代表陶瓷電容器的紋波電壓，其擁有小ESL和ESR。這種環境的紋波電壓為輸出電感紋波電流的構成部門。由于紋波電流為線性，因此這導致一系列時間平方部門，而且外形看似正弦曲線。

最后，綠色線條代表紋波電壓，其電容器阻抗由其ESL主導，譬喻：鋁聚合物電容器等。在這種環境下，輸出濾波器電感和ESL形成一個分壓器。這些波形的相對相位與我們估量的一樣。ESL主導時，紋波電壓引導輸出濾波器電感電流。ESR主導時，紋波與電流同相，而電容主導時，其延遲?，F實環境下，輸出紋波電壓并非僅包括來自這些元件中之一的電壓。相反，它是所有三個元件電壓之和。因此，在紋波電壓波形中都能看到其某些部門。

圖 2 電容器及其寄生要素在持續同步降壓調理器中形成差異的紋波電壓

圖 3 顯示了一個深度持續反激可能降壓調理器的波形，其輸出電容器電流可覺得正和負，而詳細狀態會不絕快速變革。赤色線條清楚表白了這種環境，其電壓由這種電流乘以ESR得出，功效則為一種方波。電容器元件的電壓為方波的構成部門。它導致線性充電和放電，如藍色三角波形所示。最后，僅當電流在過渡期間變革時，電容器ESL的電壓才明明。這種電壓會很是高，取決于輸出電流升時間。請留意，在這種環境下，綠色線條需除以10(假設25 nS電流過渡)。這些大電感尖峰就是在反激或降壓電源中常常呈現雙級濾波器的浩瀚原因之一。

圖 3 波形隨持續反激可能降壓輸出電流而變革

總之，輸出電容器的阻抗有助于提高紋波和瞬態機能。跟著電源頻率升高，寄生問題的影響更大、更不該忽視。在20kHz四周，鋁電解電容器的ESR大到足以主導電容阻抗。在100kHz時，一些鋁聚合物電容表示出電感。電源進入兆赫茲開關頻率時，請留意所有三種電容器的ESL。

下次，我們將接頭一種低功耗、離線式反激轉換器，敬請等候。