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討論開關(guān)電源輸出濾波電容ESR問題

設(shè)計(jì)開關(guān)電源需要根據(jù)電感、輸出濾波電容容量及ESR等參數(shù)設(shè)計(jì)環(huán)路補(bǔ)償參數(shù)。

有的時(shí)候不一定能找到濾波電容手冊(cè),只能用LCR測(cè)出ESR。

假設(shè)開關(guān)頻率為100Khz~150KHz。手持LCR可選的測(cè)量頻率通常只有100Hz/120Hz、1KHz、10KHz、100KHz幾檔。測(cè)量附圖這種常用的綠皮電解電容時(shí)可以發(fā)現(xiàn),隨著測(cè)量頻率升高測(cè)得的容量會(huì)減少。這個(gè)不難理解,是因?yàn)殡S著頻率升高,ESL的感抗抵消了一部分容抗,所以測(cè)得的容量變小了。

當(dāng)用100KHz測(cè)量時(shí),測(cè)得的電容容量經(jīng)常為負(fù)數(shù)。這說明這個(gè)電容的諧振頻率低于100KHz,在100KHz頻率下感抗已經(jīng)大于容抗了,整個(gè)電容呈現(xiàn)電感特性。

現(xiàn)在問題來了:

(1)100KHz下用LCR測(cè)得的容量為負(fù)數(shù)的電容,能否用于開關(guān)頻率在100KHz或以上的開關(guān)電源?     

直覺是不行,都呈感性了,應(yīng)該是起不到濾波作用了。可是有些電源芯片廠商的參考板(開關(guān)頻率150Khz以上)上確實(shí)用了這種電容,說明應(yīng)該是能用。這個(gè)問題應(yīng)該怎么理解?還有,這種情況下測(cè)得的ESR是否有效?

(2)開關(guān)電源輸出濾波電容通常會(huì)并聯(lián)MLCC,用LCR測(cè)的時(shí)候是不是應(yīng)該并聯(lián)MLCC后再測(cè)?專業(yè)電源研發(fā)工程師,是查電容手冊(cè)(然后可能還要做一些計(jì)算)得到ESR,還是并聯(lián)MLCC后再用LCR去測(cè)?

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06-10 18:51

用肯定是可以用的,它的電容特性還在哪里,只是ESL過大會(huì)導(dǎo)致紋波電壓和噪聲電壓變大,這時(shí)候并聯(lián)薄膜電容來減小ESL就很有效果,一般的開關(guān)電源都是而這組合使用的。利用他們各自的優(yōu)點(diǎn)。

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06-13 08:48

一般般

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06-16 10:39
@川理學(xué)子
用肯定是可以用的,它的電容特性還在哪里,只是ESL過大會(huì)導(dǎo)致紋波電壓和噪聲電壓變大,這時(shí)候并聯(lián)薄膜電容來減小ESL就很有效果,一般的開關(guān)電源都是而這組合使用的。利用他們各自的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)論應(yīng)該沒什么懸念,畢竟很多電源都這么用。

我的關(guān)注點(diǎn)在于如何從理論上解釋。電解電容(做為電源輸出濾波電容)在100KHz呈感性,更高的頻率(比如150KHz肯定還是感性)。開關(guān)電源(以Buck為例)電感電流為三角波,負(fù)載電流穩(wěn)定時(shí),電源輸出濾波電容電流也是三角波。其基波是電源開關(guān)頻率,各次諧波頻率更高。也就是說這顆電容在這個(gè)開關(guān)電源的整個(gè)頻譜內(nèi)都呈感性,那它是如何實(shí)現(xiàn)濾波的?

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渺平
LV.1
5
07-29 11:44

我來回答一下您的問題:1、電容除了做濾波作用,還起到去耦和儲(chǔ)能作用,也可以叫直流支撐作用,所以在100khz以上時(shí),此時(shí)濾波作用很差,所以要并聯(lián)MLCC電容以增加濾波器帶寬。此時(shí)測(cè)試得到的ESR值依然有用,這個(gè)值跟高頻紋波電壓和電流相關(guān)。2、如果您要濾除高頻紋波,那么就要看整體并聯(lián)的ESR值。

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08-09 11:35

座等高手開講!!!??

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linghz
LV.5
7
08-10 21:36

ESR值直接影響紋波和負(fù)載響應(yīng),建議采用并聯(lián)方式降低等效ESR。

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08-19 15:59
@渺平
我來回答一下您的問題:1、電容除了做濾波作用,還起到去耦和儲(chǔ)能作用,也可以叫直流支撐作用,所以在100khz以上時(shí),此時(shí)濾波作用很差,所以要并聯(lián)MLCC電容以增加濾波器帶寬。此時(shí)測(cè)試得到的ESR值依然有用,這個(gè)值跟高頻紋波電壓和電流相關(guān)。2、如果您要濾除高頻紋波,那么就要看整體并聯(lián)的ESR值。

從信號(hào)的角度看,儲(chǔ)能也是濾波

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