如何選取電源設計的EMC電容電感器件?
發布時間:2014-11-26 責任編輯:sherryyu
【導讀】不管是電源行業中的菜鳥工程師還是老鳥工程師,都曾經或多或少的遇見這樣的一個困惑:電源電路設計中EMC電容電感器件該如何選擇呢?選擇EMC電容電感器件要考慮到哪些必須的環節呢?這裏小編就將為你一一解答。
首先要知道陶瓷電容發展的最新狀況以及與其他電容的關係。陶瓷電容由於近幾年來陶瓷的厚度越來越薄,一層陶瓷介質的厚度大概是0.5個uM,陶瓷電容最大的容量是100,疊的層數越來越多。從發展趨勢來看,陶瓷電容將會朝著 ESR、ESL發展;基板彎了,但是電容還是不能裂開,比如軍工裏麵很惡劣的條件,陶瓷電容會以這個趨勢方向發展
。陶瓷電容這個東西很簡單,設計的時候、選擇的時候要考慮它的哪些特性,知道容量,容量隻是它的一個部分,還有ESR值、容量值和頻率的關係、ESL值、溫升曲線,溫度升高的話,容值變化怎麼樣,直流電壓特性,給一定的直流電壓,容值是不斷下降的。
設計的時候也必須考慮到這一些參數、這一些特性。做一個簡單的對比,陶瓷電容由於是內部采用並聯結構,ESR值zhi也ye比bi較jiao低di,鉭tan電dian容rong是shi這zhe樣yang,鋁lv電dian解jie是shi這zhe樣yang。這zhe樣yang的de話hua,就jiu可ke以yi用yong一yi個ge測ce試shi,電dian源yuan從cong這zhe邊bian過guo來lai,這zhe邊bian用yong一yi個ge濾lv波bo的de電dian容rong。當dang然ran這zhe說shuo明ming什shen麼me問wen題ti?這zhe是shi陶tao瓷ci的deESRzhibijiaodi,lvboxiaoguobijiaohao。dangrandajiashuo,shibushishuoyoudelvdianjiedoukeyihuanchengtaocine,bunengzhemeshuo,dianyuandebufenxuyaohendaderongliang,yemeiyoubanfahuan,ruguoyongzailvbolaihuan,jiukeyiyongxiaorongliangdetaocihuandarongliangdelvdianjie。

一般的情況下,鋁電解建議換陶瓷是十分之一,鉭電容建議是五分之一的容量來換。還有一個世紀案例,大家都知道英特爾公司 CPU的速度是越來越快,而且製作的工藝也是越來越精細化,英特爾正在開發33納米的技術,大家看到英特爾公司從96年晶圓是越來越小,其實是想說明,由於IC做得越來越小,精細化越來越高,電壓也就是越來越低,原來驅動電壓一般是5V,現在看到一般是1V和1.2V,IC穩定的電壓,要求在10%以內,如果是5V的情況下,過去電壓可以允許大概是500毫V,現在是用了1V,允許穩波電壓就是0.9V,最低的電壓。要不然電壓變化太大的話,IC工作就變得不穩定,穩壓的陶瓷電容器,很容易選個0.1謬的。為什麼呢?高速運轉過程中,瞬間會有一個壓降,這個地方壓降最主要是業餘陶瓷電容的容值和ESR值這個因素來決定的。第一個部分介紹了電容的應用,下一個部分主要是電感方麵。
電感方麵,太陽誘電製作工藝相對於來講,比其他廠商要豐富一點,除了由下往上繞的電感,還有疊層電感、手機電源、射頻的、高頻的電感。這是詳細的,不同的尺寸、不同的厚度,有的是0.8的厚度,因為大家知道消費類電子產品要求小型化、超薄、低成本,都是滿足這個趨勢,所以需要不斷開發這些產品。
特(te)別(bie)是(shi)選(xuan)擇(ze)一(yi)些(xie)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan),比(bi)如(ru)脈(mai)衝(chong)電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)大(da),濾(lv)波(bo)起(qi)來(lai)可(ke)能(neng)有(you)些(xie)困(kun)難(nan),大(da)家(jia)選(xuan)擇(ze)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan)的(de)時(shi)候(hou)可(ke)能(neng)有(you)些(xie)困(kun)惑(huo),功(gong)率(lv)電(dian)感(gan)選(xuan)擇(ze)的(de)時(shi)候(hou)我(wo)們(men)考(kao)慮(lv)的(de)參(can)數(shu)和(he)指(zhi)標(biao)是(shi)什(shen)麼(me),首(shou)先(xian)要(yao)考(kao)慮(lv)感(gan)量(liang)是(shi)多(duo)大(da),第(di)二(er)是(shi)考(kao)慮(lv)到(dao)內(nei)阻(zu),第(di)三(san)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)飽(bao)和(he)電(dian)流(liu),第(di)四(si)是(shi)溫(wen)升(sheng)電(dian)流(liu)。因(yin)為(wei)電(dian)感(gan)在(zai)DCDC 方麵起的作用兩個:一個是作為濾波來用,第二是作為儲能來用,一般來講,飽和電流一般指的是什麼呢?
VC加DC的電流我們稱之為飽和電流,平均的電流我們就把它定義為溫升電流,我們業界一般的情況是采用感量下降30%的時候,這個時候電流值為多少,這個就叫飽和電流,溫升電流是電流不斷增大,電感表麵溫度上升40度(du),這(zhe)個(ge)來(lai)定(ding)義(yi)溫(wen)升(sheng)電(dian)流(liu)值(zhi),因(yin)為(wei)電(dian)感(gan)慢(man)慢(man)溫(wen)度(du)高(gao)之(zhi)後(hou)可(ke)能(neng)會(hui)會(hui)被(bei)壞(huai),所(suo)以(yi)限(xian)定(ding)一(yi)個(ge)值(zhi),在(zai)這(zhe)個(ge)電(dian)流(liu)以(yi)下(xia),電(dian)感(gan)不(bu)會(hui)被(bei)燒(shao)壞(huai)。實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)流(liu)值(zhi)不(bu)會(hui)超(chao)過(guo)電(dian)感(gan)的(de)飽(bao)和(he)電(dian)流(liu),這(zhe)樣(yang)穩(wen)波(bo)電(dian)流(liu)會(hui)不(bu)斷(duan)的(de)增(zeng)大(da)。如(ru)果(guo)超(chao)過(guo)了(le)溫(wen)升(sheng)電(dian)流(liu),這(zhe)個(ge)電(dian)感(gan)就(jiu)會(hui)被(bei)燒(shao)壞(huai)。有(you)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)感(gan)放(fang)在(zai)一(yi)起(qi)的(de)話(hua),實(shi)測(ce)一(yi)下(xia),比(bi)如(ru)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)感(gan)、不(bu)同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)效(xiao)率(lv),也(ye)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)在(zai)低(di)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)的(de)時(shi)候(hou),這(zhe)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)尺(chi)寸(cun),看(kan)到(dao)電(dian)流(liu)沒(mei)有(you)多(duo)大(da)變(bian)化(hua),由(you)於(yu)電(dian)流(liu)值(zhi)感(gan)量(liang)下(xia)降(jiang)的(de)幅(fu)度(du)比(bi)較(jiao)大(da),之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)異(yi)有(you)出(chu)來(lai)了(le),感(gan)量(liang)比(bi)較(jiao)大(da),溫(wen)波(bo)電(dian)流(liu)就(jiu)比(bi)較(jiao)大(da),這(zhe)就(jiu)是(shi)噪(zao)聲(sheng)。所(suo)以(yi)在(zai)感(gan)量(liang)變(bian)化(hua)幅(fu)度(du)比(bi)較(jiao)小(xiao),這(zhe)個(ge)地(di)方(fang)的(de)噪(zao)聲(sheng)就(jiu)比(bi)較(jiao)小(xiao),總(zong)之(zhi)在(zai)選(xuan)擇(ze)的(de)時(shi)候(hou),一(yi)定(ding)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)感(gan)量(liang)下(xia)降(jiang)到(dao)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)程(cheng)度(du)。在(zai)選(xuan)擇(ze)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan),實(shi)際(ji)電(dian)阻(zu)裏(li)麵(mian)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)就(jiu)選(xuan)擇(ze)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu),如(ru)果(guo)平(ping)均(jun)值(zhi)電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),就(jiu)選(xuan)擇(ze)溫(wen)升(sheng)電(dian)流(liu)值(zhi)。
還(hai)有(you)一(yi)點(dian),在(zai)不(bu)同(tong)負(fu)載(zai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),在(zai)選(xuan)擇(ze)這(zhe)個(ge)電(dian)感(gan)要(yao)注(zhu)意(yi)什(shen)麼(me)呢(ne)?比(bi)如(ru)說(shuo)當(dang)負(fu)載(zai)比(bi)較(jiao)低(di)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),一(yi)般(ban)的(de)情(qing)況(kuang)是(shi)交(jiao)流(liu)的(de)成(cheng)分(fen)會(hui)比(bi)較(jiao)多(duo)。交(jiao)流(liu)的(de)成(cheng)分(fen)比(bi)較(jiao)多(duo),就(jiu)選(xuan)擇(ze)交(jiao)流(liu)電(dian)阻(zu)比(bi)較(jiao)小(xiao)了(le)電(dian)感(gan),它(ta)的(de)效(xiao)率(lv)就(jiu)會(hui)高(gao),那(na)麼(me)負(fu)載(zai)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),DC直流部分占得比較大的話,那麼就要選擇直流電阻比較低的,這樣效率高一點。
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下麵交流一下磁珠的選擇方法。
EMI噪聲無處不在,簡單講把它形容成幾點:傳導噪聲、輻射噪聲、射頻、幹擾噪聲,對於不同的噪聲,最主要有爹層磁珠、繞線磁珠,1G以上2G甚shen至zhi更geng高gao的de時shi候hou,都dou有you很hen強qiang的de耐nai磨mo能neng力li,接jie下xia來lai是shi穿chuan芯xin的de磁ci珠zhu。如ru果guo在zai低di頻pin普pu通tong信xin號hao線xian上shang濾lv波bo的de話hua,可ke以yi推tui薦jian使shi用yong疊die層ceng的de磁ci珠zhu,在zai高gao頻pin的de,用yong繞rao線xian的de磁ci珠zhu,會hui看kan到dao它ta的de截jie止zhi頻pin率lv會hui比bi較jiao高gao。
再(zai)次(ci)就(jiu)是(shi)電(dian)感(gan)和(he)磁(ci)珠(zhu)有(you)什(shen)麼(me)區(qu)別(bie),電(dian)感(gan)在(zai)比(bi)較(jiao)低(di)頻(pin)的(de)部(bu)分(fen)效(xiao)果(guo)比(bi)較(jiao)好(hao),磁(ci)珠(zhu)主(zhu)要(yao)是(shi)在(zai)高(gao)頻(pin),我(wo)故(gu)意(yi)選(xuan)了(le)一(yi)個(ge)感(gan)量(liang)比(bi)較(jiao)接(jie)近(jin)的(de),一(yi)般(ban)電(dian)感(gan)在(zai)幾(ji)十(shi)歐(ou)姆(mu)的(de)話(hua),是(shi)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)曲(qu)線(xian),所(suo)以(yi)電(dian)感(gan)主(zhu)要(yao)是(shi)傳(chuan)導(dao)噪(zao)音(yin),磁(ci)珠(zhu)主(zhu)要(yao)是(shi)輻(fu)射(she)噪(zao)音(yin)。
選擇磁珠的時候,通常認為要把這條線使得比較穩定,然後從發生噪聲的地方著手放一些元件,再從輻射噪聲源的地方放一些EMI器件,選擇電感的話,為了避免共振,所以需要從比較平滑的曲線慢慢朝比較陡曲線的磁珠來選擇。磁珠,主要是三個:阻抗值、交流和電阻、感抗這三個部分組成。實際案例的話如果 10M信號過來的話,發生信號是在200多畝的地方信號比較大,磁珠就選200多M阻zu值zhi的de地di方fang,靠kao近jin噪zao聲sheng頻pin率lv的de磁ci珠zhu,如ru果guo沒mei有you使shi用yong磁ci珠zhu的de情qing況kuang下xia,誰shui這zhe樣yang一yi個ge電dian壓ya波bo形xing,當dang發fa現xian用yong了le以yi後hou,這zhe個ge藍lan色se的de部bu分fen,下xia降jiang了le很hen多duo,而er且qie電dian壓ya波bo形xing也ye比bi較jiao穩wen定ding,所suo以yi首shou先xian搞gao清qing楚chu噪zao聲sheng頻pin率lv是shi在zai什shen麼me地di方fang,那na麼me選xuan擇ze阻zu值zhi稍shao微wei大da一yi點dian的de,但dan是shi不bu能neng選xuan擇ze太tai陡dou,太tai陡dou會hui產chan生sheng共gong振zhen。
另外其曲線也會不一樣,R值和Xzhi,jiushijiaoliudianzuhegankang,dangjiaoliudianzudayugankangdeshihou,zheyuxinhaoyouguanxi,tadexiaoguoyaogenghaoyidiandian。lansejiushijiaoliudianzugengdayidian。dianganzhandipindelvboxiaoguohaoyidian,lvsedeshicizhu,gaopincizhuhuihaoyidian。
最後是共模電感,剛才也講到了USB、HDMI這些地方用到共模電感, 有一點需要注意的是,現在有其他信號幹擾,比如說GSM的900M、TD2.1G,對USB幹gan擾rao比bi較jiao大da,它ta的de共gong模mo阻zu抗kang要yao注zhu意yi,這zhe時shi要yao用yong在zai這zhe些xie頻pin率lv的de話hua,這zhe些xie阻zu值zhi比bi較jiao大da一yi點dian的de,它ta的de共gong模mo效xiao果guo比bi較jiao好hao一yi點dian,采cai用yong繞rao線xian工gong藝yi做zuo的de,所suo以yi高gao頻pin阻zu抗kang會hui更geng好hao一yi點dian。實shi際ji上shang和he薄bo膜mo來lai對dui比bi的de話hua,1G 以上頻率濾波效果明顯要好一點。
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