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討論開關電源輸出濾波電容ESR問題

設計開關電源(yuan)需(xu)要根據電感、輸出濾波電容(rong)容(rong)量及ESR等參數(shu)設計環路補(bu)償(chang)參數(shu)。

有的時候不一定能找到濾波電(dian)容手冊(ce),只能用LCR測出ESR。

假設開關頻(pin)率為(wei)100Khz~150KHz。手持LCR可(ke)選的測(ce)(ce)量頻(pin)率通常(chang)只有100Hz/120Hz、1KHz、10KHz、100KHz幾檔(dang)。測(ce)(ce)量附圖這種常(chang)用的綠(lv)皮電(dian)解電(dian)容(rong)時(shi)可(ke)以(yi)發(fa)現,隨著測(ce)(ce)量頻(pin)率升(sheng)高測(ce)(ce)得的容(rong)量會減少。這個(ge)不難理解,是(shi)因為(wei)隨著頻(pin)率升(sheng)高,ESL的感抗(kang)抵消了一部分容(rong)抗(kang),所以(yi)測(ce)(ce)得的容(rong)量變(bian)小了。

當用100KHz測(ce)量(liang)時,測(ce)得的(de)電(dian)(dian)容(rong)(rong)容(rong)(rong)量(liang)經(jing)常(chang)為負數。這說(shuo)明這個電(dian)(dian)容(rong)(rong)的(de)諧振頻率低于(yu)100KHz,在100KHz頻率下(xia)感(gan)(gan)抗已經(jing)大(da)于(yu)容(rong)(rong)抗了(le),整個電(dian)(dian)容(rong)(rong)呈現電(dian)(dian)感(gan)(gan)特性。

現在問題來了(le):

(1)100KHz下用(yong)LCR測得的(de)(de)(de)容量為(wei)負數的(de)(de)(de)電(dian)容,能否用(yong)于(yu)開關頻(pin)率在100KHz或以上的(de)(de)(de)開關電(dian)源(yuan)?     

直覺是(shi)不行,都呈感性了,應(ying)該(gai)是(shi)起不到濾波作用了。可是(shi)有(you)些電(dian)源芯(xin)片廠商的參考(kao)板(開(kai)關頻率150Khz以上)上確實用了這(zhe)種(zhong)電(dian)容,說明(ming)應(ying)該(gai)是(shi)能用。這(zhe)個問(wen)題應(ying)該(gai)怎(zen)么理解?還有(you),這(zhe)種(zhong)情況下測得的ESR是(shi)否有(you)效(xiao)?

(2)開關電(dian)源輸(shu)出濾波電(dian)容(rong)通常會并聯(lian)MLCC,用LCR測(ce)的時候是不是應該并聯(lian)MLCC后再(zai)測(ce)?專業電(dian)源研發工(gong)程(cheng)師(shi),是查電(dian)容(rong)手冊(然后可能(neng)還(huan)(huan)要做一些計算)得到ESR,還(huan)(huan)是并聯(lian)MLCC后再(zai)用LCR去(qu)測(ce)?

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06-10 18:51

用(yong)肯定是(shi)可以用(yong)的(de),它的(de)電(dian)容(rong)特性還(huan)在哪里,只(zhi)是(shi)ESL過大會導致紋波電(dian)壓和噪聲電(dian)壓變大,這時(shi)候并聯薄膜電(dian)容(rong)來減小ESL就(jiu)很有效果,一般的(de)開關(guan)電(dian)源(yuan)都是(shi)而這組(zu)合使用(yong)的(de)。利(li)用(yong)他們各自(zi)的(de)優點。

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06-13 08:48

一般般

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06-16 10:39
@川理學子
用(yong)肯定是(shi)可以用(yong)的(de)(de),它的(de)(de)電容(rong)特性還在哪里,只是(shi)ESL過大(da)會導致紋波(bo)電壓和噪聲電壓變大(da),這(zhe)時候并(bing)聯薄膜電容(rong)來減小(xiao)ESL就(jiu)很有效果(guo),一般的(de)(de)開關電源都是(shi)而這(zhe)組合使用(yong)的(de)(de)。利用(yong)他們各自的(de)(de)優點。

結論應該(gai)沒什么懸念,畢竟很多電(dian)源都這么用。

我的關注點在(zai)于(yu)如(ru)(ru)何(he)從理(li)論上解(jie)釋(shi)。電(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)容(做為電(dian)(dian)源輸出濾(lv)波(bo)電(dian)(dian)容)在(zai)100KHz呈感(gan)性,更高的頻率(比如(ru)(ru)150KHz肯(ken)定(ding)還是感(gan)性)。開關電(dian)(dian)源(以Buck為例)電(dian)(dian)感(gan)電(dian)(dian)流為三角波(bo),負載電(dian)(dian)流穩定(ding)時,電(dian)(dian)源輸出濾(lv)波(bo)電(dian)(dian)容電(dian)(dian)流也是三角波(bo)。其基波(bo)是電(dian)(dian)源開關頻率,各次諧波(bo)頻率更高。也就是說(shuo)這顆電(dian)(dian)容在(zai)這個(ge)開關電(dian)(dian)源的整個(ge)頻譜內都呈感(gan)性,那它是如(ru)(ru)何(he)實現濾(lv)波(bo)的?

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渺平
LV.1
5
07-29 11:44

我來回答一下您(nin)的問題:1、電(dian)(dian)容(rong)除(chu)(chu)了做濾波(bo)作用(yong),還起到去耦和(he)儲能(neng)作用(yong),也可以(yi)(yi)叫直(zhi)流支撐(cheng)作用(yong),所(suo)以(yi)(yi)在100khz以(yi)(yi)上時(shi)(shi),此(ci)時(shi)(shi)濾波(bo)作用(yong)很(hen)差(cha),所(suo)以(yi)(yi)要(yao)并聯MLCC電(dian)(dian)容(rong)以(yi)(yi)增加濾波(bo)器帶(dai)寬。此(ci)時(shi)(shi)測試得到的ESR值依然有用(yong),這(zhe)個值跟高頻紋波(bo)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流相關。2、如(ru)果您(nin)要(yao)濾除(chu)(chu)高頻紋波(bo),那么(me)就要(yao)看(kan)整(zheng)體并聯的ESR值。

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