2012-08-22 11:05:00 0
1. 固態(tài)鋁電容器的濾除紋波能力分析
對于開關(guān)電源,電路的小型化是未來發(fā)展方向,應(yīng)當(dāng)盡可能減少電路中使用電容器的數(shù)量和體積。
下面比較高頻電路中不同環(huán)境溫度下電容器的濾除紋波能力,實驗采用的電路如圖1。使用一般的降壓型開關(guān)電源,在環(huán)境溫度分別為25℃和-25℃時,輸出平滑電容器C分別使用PolyCap固態(tài)鋁電容器、Low ESR型液態(tài)鋁電容器、Low ESR型鉭電容器,比較這三種情況的輸出紋波電壓,以便評價這三種電容器的濾除紋波能力。
圖1 實驗電路圖
(一)實驗方法:
(1) 圖1中的被測電容器使用PolyCap固態(tài)鋁電容器6.3V220μF(Φ6.3mm×7mm),測試各環(huán)境溫度時的紋波電壓;
(2) 在對應(yīng)的環(huán)境溫度下,選擇Low ESR型液態(tài)鋁電容器和Low ESR鉭電容器,使得輸出的紋波電壓達(dá)到上述使用固態(tài)電容時的測試值。
(二)實驗結(jié)果:
表1 在環(huán)境溫度為25℃、-25℃和75℃時各電容器的濾除紋波能力比較
環(huán)境溫度=25℃ | |||
電容器類別 | PolyCap | Low ESR | Low ESR |
電容器規(guī)格 | 6.3V220μF | 6.3V820μF | 10V220μF |
電容器尺寸(mm) | Φ6.3×7 | Φ10×10 | 7.3×4.3 |
紋波電壓值 | 21.6mV | 22.1mV | 22.8mV |
電容器在電路 | 1 | 7.16 | 1.45 |
電容器數(shù)量 | 1 | 3 | 2 |
環(huán)境溫度=-25℃ | ||||
電容器類別 | PolyCap | Low ESR | Low ESR | |
電容器規(guī)格 | 6.3V220μF | 6.3V820μF | 10V220μF | |
電容器尺寸(mm) | Φ6.3×7 | Φ10×10 | 7.3×4.3 | |
紋波電壓值 | 21.9mV | 22.5mV | 23.2mV | |
電容器在電路 | 1 | 7.16 | 1.45 | |
電容器數(shù)量 | 1 | 7 | 2 |
環(huán)境溫度=75℃ | |||
電容器類別 | PolyCap | Low ESR | Low ESR |
電容器規(guī)格 | 6.3V220μF | 6.3V820μF | 10V220μF |
電容器尺寸(mm) | Φ6.3×7 | Φ10×10 | 7.3×4.3 |
紋波電壓值 | 22.3mV | 21.8mV | 23.0mV |
電容器在電路 | 1 | 4.75 | 1.45 |
電容器數(shù)量 | 1 | 2 | 2 |
由以上實驗結(jié)果可見:1pcs固態(tài)鋁電容器的濾除紋波能力大約相當(dāng)于2pcs鉭電容器和2~7pcs大容量液態(tài)鋁電容器,說明固態(tài)鋁電容器可以顯著地使得電路小型化,并可保證電路在不同溫度下保持穩(wěn)定運行。
2. 固態(tài)鋁電容器在低通濾波電路中的應(yīng)用
數(shù)字電路中的電源容易產(chǎn)生噪聲,因此在數(shù)字電路中需要進(jìn)行低通濾波,以防止高頻噪聲進(jìn)入模擬電路。低通濾波有LC濾波和RC濾波,以下對其進(jìn)行比較。
圖2 LC濾波 圖3 RC濾波
低通濾波電路中的電容器的ESR在很大程度上影響著衰減效果,電容器的ESR越低,越接近理想的衰減率。由于固態(tài)鋁電容器的ESR非常小,因此固態(tài)鋁電容器在低通濾波電路中的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢。
圖4 實際衰減率
用相同規(guī)格的兩種電容器比較低通濾波效果:(a)PolyCap固態(tài)鋁電容器16V100μF,ESR實測值12mΩ;(b)液態(tài)鋁電容器16V100μF,ESR實測值689mΩ。結(jié)果如圖5所示:
(1)LC濾波(L=10uH)
PolyCap固態(tài)鋁電容器 液態(tài)鋁電容器
(2)RC濾波(R=5.6Ω)
PolyCap固態(tài)鋁電容器 液態(tài)鋁電容器
圖5 兩種電容器的低通濾波效果比較
上圖可見,在高頻區(qū)域,固態(tài)鋁電容器的衰減效果遠(yuǎn)優(yōu)于液態(tài)鋁電容器。