电源设计小贴士2200UF 10V 51：相识寄生电容器

电源纹波和瞬态规格会抉择所需电容器的巨细，同时也会限制电容器的寄生构成配置。图 1 显示一个电容器的根基寄生构成，其由等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)构成， 电容厂家，而且以曲线图泛起出三种电容器(陶瓷电容器、铝质电解电容器和铝聚合物电容器)的阻抗与频率之间的干系。表1显示了用于生成这些曲线的各个值。这些值为低压(1V – 2.5V)、中等强度电流(5A)同步降压电源的典范值。

表1：三种电容器较量环境，各有利益。

低频下，所有三种电容器均未表示出寄生分量，因为阻抗明明只与电容相关。可是， 贴片铝电解电容器，铝电解电容器阻抗遏制减小，并在相对低频时开始表示出电阻特性。这种电阻特性不绝增加，直到到达某个相对高频为止(电容器呈现电感)。铝聚合物电容器为与抱负状况不符的另一种电容器。有趣的是，它拥有低ESR，而且ESL很明明。陶瓷电容器也有低ESR，但由于其外壳尺寸更小，它的ESL小于铝聚合物和铝电解电容器。

图 1 寄生对陶瓷、铝和铝聚合物电容器阻抗的改变差异

图 2 显示运作在500kHz下的持续同法式节器模仿的电源输出电容器波形。它利用图 1 所示三种电容器的主要阻抗：陶瓷电容;铝ESR;铝聚合物ESL。

赤色线条为铝电解电容器，其由ESR主导。因此，纹波电压与电感纹波电流直接相关。蓝色线条代表陶瓷电容器的纹波电压，其拥有小ESL和ESR。这种环境的纹波电压为输出电感纹波电流的构成部门。由于纹波电流为线性，因此这导致一系列时间平方部门，而且外形看似正弦曲线。

最后，绿色线条代表纹波电压，其电容器阻抗由其ESL主导，譬喻：铝聚合物电容器等。在这种环境下，输出滤波器电感和ESL形成一个分压器。这些波形的相对相位与我们估量的一样。ESL主导时，纹波电压引导输出滤波器电感电流。ESR主导时，纹波与电流同相，而电容主导时，其延迟。现实环境下，输出纹波电压并非仅包括来自这些元件中之一的电压。相反，它是所有三个元件电压之和。因此，在纹波电压波形中都能看到其某些部门。

图 2 电容器及其寄生要素在持续同步降压调理器中形成差异的纹波电压

图 3 显示了一个深度持续反激可能降压调理器的波形，其输出电容器电流可觉得正和负，而详细状态会不绝快速变革。赤色线条清楚表白了这种环境，其电压由这种电流乘以ESR得出，功效则为一种方波。电容器元件的电压为方波的构成部门。它导致线性充电和放电，如蓝色三角波形所示。最后，仅当电流在过渡期间变革时，电容器ESL的电压才明明。这种电压会很是高，取决于输出电流升时间。请留意，在这种环境下，绿色线条需除以10(假设25 nS电流过渡)。这些大电感尖峰就是在反激或降压电源中常常呈现双级滤波器的浩瀚原因之一。

图 3 波形随持续反激可能降压输出电流而变革

总之，输出电容器的阻抗有助于提高纹波和瞬态机能。跟着电源频率升高，寄生问题的影响更大、更不该忽视。在20kHz四周，铝电解电容器的ESR大到足以主导电容阻抗。在100kHz时，一些铝聚合物电容表示出电感。电源进入兆赫兹开关频率时，请留意所有三种电容器的ESL。

下次，我们将接头一种低功耗、离线式反激转换器，敬请等候。