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电源系统该如何选择电容大小及数量

工作以来,我一直很好奇如何确定电源系统各种电容的值和数量。但我得到的大部分答案都是根据参考设计的,当然这是对的。今天好奇地看了看,比如一个dcdc在0-100khz电源之间Ripple范围是2.5%,在低于100khz在频率下,电源芯片可以很好地响应瞬态电流,制电压Ripple范围在2.5%的要求范围。 在超出100khz在频率状态下,电源芯片内的电容会出现较高的阻抗,即无法响应输出的电源纹波。我们应该在超出范围内添加多少电容器和什么类型的电容器?假设IO口的瞬态电流是500mA。然后可以计算出目标阻抗Xmax(供电电源乘以纹波uRipple/瞬态电流)假设需求电源在100以上的频率范围内仍能控制在2.我们可以计算出5%的抑制范围bulk容量:高频时必须考虑RLC等效对电源的影响,但必须是<=目标阻抗的值范围。以100khz起点(F在容抗公式中的阻抗越小,阻抗越大,所以使用100khz从100到一定频率的频率范围计算最大容抗)Xmax=Xc=1/23.14fC这里计算了使用的电容量C,因为知道了Xc电容器的值和频率f的范围起点C】,但谐振中心后容抗实际上是由等效电感计算的Xl=23.14fL(ESL一般手册会给出。Xl值也小于目标阻抗,L的大小要看选择的电容手册里的值或者你的目标值。这样,计算出C在什么样的频率范围内工作,例如电容器工作范围的起点是100khz,你通过感抗公式计算的是2Mhz。也就是说,这个电容C是1000kH到2Mhz能有效抑制纹波的范围)Xl目标阻抗的最大频率仍然小于目标阻抗fmax。这个电容C将是100khz-fmax电源在频率范围内Ripple在2.5%有很好的抑制作用。从这里也可以看出为什么要有这么多电容器。为了不超过目标阻抗,一般没有单独的大电容器,所以有很多并联减少ESR和ESL。考虑到包装寄生电感和过孔寄生电感,如总寄生电感为1nH为了满足电容在高频情况下感抗低于目标阻抗的要求条件,等效电感必须很小才行。L的范围可以根据感抗小于目标阻抗的限制来计算。例如,L必须小于0.02,然后你总电感除以这个L,得到电容并联的数量。那如果一算wc高密度需要70或80个电容并联才能满足要求PCB如果没有空间怎么办,你需要根据条件来选择。需要注意的是,每个电容器的谐振频率最好相同,不同的工作频率会出现高阻状态

标签: 该用多大电容值

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