多個(gè)小電容并聯(lián)取代大電解電容作用詳解-KIA MOS管

多個(gè)小電容并聯(lián)取代大電解電容的作用

這種用法常見(jiàn)于開(kāi)關(guān)電源部分，作用是高頻濾波。多個(gè)電容并聯(lián)主要是為了降低電容的等效阻抗，因?yàn)椴⒙?lián)。用小容量的陶瓷電容代替了電解電容，增加了壽命。電解電容的壽命只有幾千小時(shí)，而陶瓷電容的壽命有幾十萬(wàn)小時(shí)。

防止趨附效應(yīng)的原理是增加導(dǎo)線的表面積。多個(gè)電容只能降低線路可靠性，而不可能增加大電容的高頻性能很差。通常電容越大，其諧振頻率越低。

一旦超過(guò)諧振頻率，電容將表現(xiàn)成一個(gè)電感，完全起不到濾波的作用，如果用N個(gè)小電容并聯(lián)，由于每個(gè)小電容的諧振頻率都很高，就沒(méi)有這樣的問(wèn)題了，同樣容量的電容，并聯(lián)越多的小電容越好， 耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于ESR自然是越低越好。

ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當(dāng)電壓固定時(shí)候，容量越大，ESR越低。在板卡設(shè)計(jì)中采用多個(gè)小電容并連多是出與PCB空間的限制，這樣有的人就認(rèn)為，越多的并聯(lián)小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點(diǎn)的阻抗，采用多個(gè)小電容并聯(lián)，效果并不一定突出。

紋波電壓，輸出電容ESR

開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波電壓分兩部分組成，其一是由電容充放電產(chǎn)生的容性紋波電壓，其二為電容ESR產(chǎn)生的阻性紋波電壓。 

為了得到較小的由ESR產(chǎn)生的阻性紋波電壓，聽(tīng)說(shuō)可用多個(gè)電容并聯(lián)起來(lái)，不知道若干個(gè)電容并聯(lián)起來(lái)總的ESR具體如何變化，變小了可以理解，但是變成什么值了呢？ 

比如，一個(gè)470uF的電解電容的ESR為0.1歐，那兩個(gè)電解并聯(lián)起來(lái)ESR是不是就是0.05歐了，疑問(wèn)：不知道用低ESR的陶瓷電容跟電解電容并聯(lián)起來(lái)，有沒(méi)有同樣的效果呢？

比如輸出，經(jīng)過(guò)計(jì)算，紋波要求電容ESR低于0.01歐，那照前面的想法，可能需要好幾個(gè)的電解電容才能達(dá)到要求，如果選擇使用一個(gè)電解電容，然后給它并聯(lián)若干個(gè)陶瓷電容103或者104，有沒(méi)有效果？

答：如果要求esr很低，一般是選擇大容量的MLCC（MULTILAYER CERAMIC CHIP CAPACITOR），不必用N個(gè)104并聯(lián)。

1.多只并聯(lián)，確實(shí)可以降低ESR  具體計(jì)算方法，跟電阻并聯(lián)的。

2.可以選擇低ESR的電解，不過(guò)價(jià)格比較貴。

3.也可以選擇薄膜電容代替。

不同類型的電容并聯(lián)。等效的ESR和電容值都是跟頻率相關(guān)的。不是簡(jiǎn)單的ESR/n，C×n的。通常小ESR小容量的和大ESR，大容量的電容并聯(lián)。ESR和電容都介于二者之間。電解電容并低ESR的瓷片，對(duì)減小紋波是有效果的。

濾波電路幾個(gè)電容并聯(lián)和一個(gè)大電容（容量相等）有什么不同嗎？

答：兩者電容容量是相等的。但是現(xiàn)實(shí)中電容是有等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻寄生參數(shù)，一個(gè)大電容的ESL和ESR是要比小容量的電容大的，而在同容量下ESL和ESR的數(shù)值越小電容的濾波能力就越強(qiáng)，所以多個(gè)電容并聯(lián)和一個(gè)容量相等的大電容的主要區(qū)別是，多個(gè)電容并聯(lián)的ESL和ESR要比一個(gè)容量相等大電容要低很多，濾波能力更強(qiáng)。

不妨先認(rèn)為小容量的電容（假設(shè)100u）的ESL和ESR跟大電容（200u）的ESL和ESR相等，然后兩個(gè)小電容并聯(lián)后其等效電容等于200u，但是其ESL和ESR因?yàn)椴⒙?lián)而減半，所以兩個(gè)小電容并聯(lián)的濾波能力更強(qiáng)。假如是此時(shí)四個(gè)并聯(lián)，那么ESL和ESR就是大電容的四分之一。

簡(jiǎn)談電容使用的誤區(qū)

1.電容容量越大越好?

很多人在電容的替換中往往愛(ài)用大容量的電容。我們知道雖然電容越大，為IC提供的電流補(bǔ)償?shù)哪芰υ綇?qiáng)。且不說(shuō)電容容量的增大帶來(lái)的體積變大，增加成本的同時(shí)還影響空氣流動(dòng)和散熱。

關(guān)鍵在于電容上存在寄生電感，電容放電回路會(huì)在某個(gè)頻點(diǎn)上發(fā)生諧振。在諧振點(diǎn)，電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小，補(bǔ)充能量的效果也最好。但當(dāng)頻率超過(guò)諧振點(diǎn)時(shí)，放電回路的阻抗開(kāi)始增加，電容提供電流能力便開(kāi)始下降。

電容的容值越大，諧振頻率越低，電容能有效補(bǔ)償電流的頻 率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來(lái)說(shuō)，電容越大越好的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，一般的電路設(shè)計(jì)中都有一個(gè)參考值的。

2.同樣容量的電容，并聯(lián)越多的小電容越好?

耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當(dāng)電壓固定時(shí)候，容量越大，ESR越低。

在板卡設(shè)計(jì)中采用多個(gè)小電容并連多是出與PCB空間的限制，這樣有的人就認(rèn)為，越多的并聯(lián)小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點(diǎn)的阻抗，采用多個(gè)小電容并聯(lián)，效果并不一定突出。

3.ESR越低，效果越好?

相對(duì)容量的要求，對(duì)ESR的要求可以適當(dāng)?shù)慕档汀Ｒ驗(yàn)檩斎腚娙葜饕悄蛪海浯问俏誐OSFET的開(kāi)關(guān)脈沖。對(duì)于輸出電容來(lái)說(shuō)，耐壓的要求和容量可以適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)。ESR的要求則高一點(diǎn)，因?yàn)檫@里要保證的是足夠的電流通過(guò)量。

但這里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR電容會(huì)引起開(kāi)關(guān)電路振蕩。而消振電路復(fù)雜同時(shí)會(huì)導(dǎo)致成本的增加。板卡設(shè)計(jì)中，這里一般有一個(gè)參考值，此作為元件選用參數(shù)，避免消振電路而導(dǎo)致成本的增加。

4.好電容代表著高品質(zhì)?

“唯電容論”曾經(jīng)盛極一時(shí)，一些廠商和媒體也刻意的把這個(gè)事情做成一個(gè)賣點(diǎn)。在板卡設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)水平是關(guān)鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣，一味的采用高價(jià)電容，不一定能做出好產(chǎn)品。衡量一個(gè)產(chǎn)品，一定要全方位多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無(wú)意的夸大。

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