表1:三種電容器比較情況，各有優(yōu)點。

 

低頻下，所有三種電容器均未表現(xiàn)出寄生分量，因為阻抗明顯只與電容相關(guān)。但是，鋁電解電容器阻抗停止減小，并在相對低頻時開始表現(xiàn)出電阻特性。這種電阻特性不斷增加，直到達到某個相對高頻為止（電容器出現(xiàn)電感）。鋁聚合物電容器為與理想狀況不符的另一種電容器。有趣的是，它擁有低ESR,并且ESL很明顯。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不同

 

圖2顯示運作在500kHz下的連續(xù)同步調(diào)節(jié)器模擬的電源輸出電容器波形。它使用圖1所示三種電容器的主要阻抗：陶瓷電容；鋁ESR;鋁聚合物ESL.

 

紅色線條為鋁電解電容器，其由ESR主導(dǎo)。因此，紋波電壓與電感紋波電流直接相關(guān)。藍色線條代表陶瓷電容器的紋波電壓，其擁有小ESL和ESR.這種情況的紋波電壓為輸出電感紋波電流的組成部分。由于紋波電流為線性，因此這導(dǎo)致一系列時間平方部分，并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(dǎo)，例如：鋁聚合物電容器等。在這種情況下，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預(yù)計的一樣。ESL主導(dǎo)時，紋波電壓引導(dǎo)輸出濾波器電感電流。ESR主導(dǎo)時，紋波與電流同相，而電容主導(dǎo)時，其延遲。現(xiàn)實情況下，輸出紋波電壓并非僅包含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分。

 

圖2:電容器及其寄生要素在連續(xù)同步降壓調(diào)節(jié)器中形成不同的紋波電壓

 

圖3顯示了一個深度連續(xù)反激或者降壓調(diào)節(jié)器的波形，其輸出電容器電流可以為正和負，而具體狀態(tài)會不斷快速變化。紅色線條清楚表明了這種情況，其電壓由這種電流乘以ESR得出，結(jié)果則為一種方波。電容器元件的電壓為方波的組成部分。它導(dǎo)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化時，電容器ESL的電壓才明顯。這種電壓會非常高，取決于輸出電流升時間。請注意，在這種情況下，綠色線條需除以10（假設(shè)25  nS電流過渡）。這些大電感尖峰就是在反激或降壓電源中經(jīng)常出現(xiàn)雙級濾波器的眾多原因之一。

 

圖3:波形隨連續(xù)反激或者降壓輸出電流而變化

 

總之，輸出電容器的阻抗有助于提高紋波和瞬態(tài)性能。隨著電源頻率升高，寄生問題的影響更大、更不應(yīng)忽視。在20kHz附近，鋁電解電容器的ESR大到足以主導(dǎo)電容阻抗。在100kHz時，一些鋁聚合物電容表現(xiàn)出電感。電源進入兆赫茲開關(guān)頻率時，請注意所有三種電容器的ESL.

 

 

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