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完整的低ESL电容器指南 1 min Blog 电阻器、电容器和电感器……它们是基本组件，而你的电子课程总是暗示这些组件会像教科书中描述的那样准确地工作。不幸的是，事实并非如此；你的电容器最终会在高频下表现得像一个电感器，导致不希望的行为和电路中的错误阻抗。 罪魁祸首是等效串联电感或ESL。所有电容器在足够高的频率下都有一些寄生ESL，只是一个问题，即ESL值是否对你的特定应用重要。高速数字系统、射频系统以及许多其他应用特别需要低ESL电容器来设定目标阻抗，在所需频率范围内过滤并确保PCB的PDN中的去耦。 一些组件数据表或应用说明仅简单地指出你必须使用某种类型的电容器，而没有任何更多的解释，而其他数据表将要求使用具有特定ESL值的电容器，但没有任何其他指导。那么，你如何确保在设计中使用正确的低ESL电容器呢？我在这里编制的指南应该有助于你开始理解如何为高级应用找到并选择低ESL电容器。 什么是低ESL？ 所有组件都有一些寄生元件，意味着一些非预期的电感、电阻和电容。这些寄生元件导致组件的实际电气行为与组件的理想行为不同。它们可能是由于组件本身的构造或由于组件在PCB上的放置方式而产生的。一般来说，当供应直流电时，无源元件会表现为理想组件，但在高频下寄生元件开始接管电气行为。 带有ESL的电容器电路模型 在电容器中，等效串联电感（ESL）是电容器中的表观电感，只有在某些频率以上才会变得明显。还有一些等效串联电阻（ESR）。最后，电容器中还存在一些漏电或体电阻，它与理想电容、ESL和ESR并联存在。如下图所示，以及真实的电容器阻抗。 因为电容器中的电介质材料具有很强的绝缘性，Rbulk的值通常非常大（约100 GOhms），所以在计算电容器的阻抗时可以忽略。因此，我们需要关注ESL和ESR值，当 选择电容器时。 自谐振和ESL 如果你看看上面的电路模型，你会发现一个真实的电容器是一个RLC电路，所以它有一定的 自谐振频率，如上所定义。类似的RLC模型用于描述电感器、变压器，甚至是二极管和晶体管等半导体的真实行为。这种自谐振频率是真实电容器能像电感器一样行为的原因；当驱动频率大于自谐振频率时，组件的感性行为占主导地位。 为什么要有低ESL和ESR？ 一般来说，你永远无法得到一个ESL和ESR为零的电容器，但有些应用需要非常低的值。 选择电容器时，特别是对于高速/高频应用，你希望ESL值低的有三个原因： 在滤波应用中：低ESL意味着自谐振频率更高，所以电容器在更宽的频率范围内表现得像一个理想组件。 在电源应用中：瞬态响应会更快，意味着电容器可以更快地放电和提供电力。在电源应用中， 滤波的好处也同样适用。这里低ESR也很重要，因为当ESR较低时，充放电速度更快。 在去耦应用中：在高速IC上用于去耦/旁路时，低ESL电容器提供了更大的地线和电源线跳动减少。 阅读文章
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您需要交错式直流-直流转换器吗？ 1 min Blog 并非所有设计师都是电力系统工程师，但了解如何构建高效率电源转换器的不同方法仍然很有价值。这包括交流-直流和直流-直流转换、逆变器、功率因数校正（PFC）电路以及其他许多用于电源转换和效率的设备。尽管大多数设计师可能不会从头开始构建电源，但他们仍然需要选择它们并了解如何将它们集成到更大的系统中，包括可能与电网互动的系统。 随着最近对可再生能源及其与现有电网集成的关注，特别是在美国，更多的设计师可能会转向智能基础设施和电力电子。电源转换是该集成的重要部分，随着电网的现代化，先进的电源转换器设计肯定会受到高度需求。 设计师应该了解的一种重要的开关转换器类型是交错直流-直流转换器。这种类型的转换器使用一个简单的想法来确保高效率的直流-直流转换，但它对于可再生电网、带有多个电池的车辆以及具有独立负载的复杂系统具有独特的适应性。这些转换器可以作为一个大系统从多个转换器阶段构建，但也有作为集成电路的小型转换器可用。如果你决定在下一个系统中使用这种转换器拓扑，请继续阅读以了解其功能和一些组件选择的最佳实践。 什么是交错直流-直流转换器？ 直流-直流转换器通常在与某个输入直流源交互时操作特定的拓扑。输入被传递到第一阶段转换器，通常是为了降低电压并向总线输出功率。第二阶段转换器从第一阶段输出总线上取电，根据该部分的PDN需求可能会进行升压或降压。在我们构建的设计中，我们将使用一个开关转换器作为第一阶段转换器，然后可能使用一个小型 LDO调节器IC再次降压到较低的逻辑电平。这为你提供了下图所示的拓扑： 在上述拓扑中，我们有一个单输入单输出（SISO）转换器，然后连接到下游的SISO转换器，依此类推。这通常跨越2到3个阶段，将电压降低到来自有源或无源直流输入的各种逻辑电平，而直流输入块可能由整流桥供电。 如果我们有多个隔离负载、多个源或两者兼而有之怎么办？这就是交错的用武之地。 带交错的MIMO、MISO或SIMO 交错技术是一种使用多个转换器阶段与单一电源相结合来驱动多个负载，或使用多个电源驱动单一负载，或这些的某种组合的技术。交错直流-直流转换器使用并联连接到输入和输出总线的多个开关转换器阶段。在交错直流-直流转换器中使用了三种一般的拓扑结构： 单输入多输出（SIMO）：这可能是最常见的交错直流-直流转换器类型。单一电源为并联在单一总线上的多个转换器阶段提供电力。每个转换器阶段将输出电力供给其自己的负载，这些负载可能与输出总线上其余负载电气隔离。 多输入单输出（MISO）：这是SIMO交错直流-直流转换器的反向类型。这些转换器使用多个电源操作，其中电源通常彼此独立且不共享相同的输入总线。输出总线是共享的，因为所有转换器都为单一负载提供电力。 多输入多输出（MIMO）：这些可能是最复杂的交错直流-直流转换器，但它是在太阳能阵列中用于电池充电器的标准转换器类型。多个源与多个电力阶段交错，然后可能共享给多个负载电力。 从上述列表中，有两种明确的情况，你可能需要使用交错转换器。首先，你可能需要从多个不同电压的源中提取电力，每个源都需要不同的升压或降压因素。其次，你可能需要为具有非常不同阻抗的多个负载供电。将低阻抗负载放在SISO转换器的输出总线上可能会导致转换器进入间断导通模式，但将这个负载隔离到它自己的转换器阶段可以帮助你避免所有其他负载的间断操作。 交错的目标 我上面提到了确保连续导通模式操作，但除了确保你在这种模式下操作之外，还有更多内容。有些转换器完全在间断模式下操作的例子。交错背后的整个观点很简单：减少输出电流的纹波。这是通过偏移开关PWM信号的相位来实现的，如下面的例子所示。 在这个例子中，我们有2个相等的电感器，发送到转换器每个阶段的 功率MOSFET中的PWM信号相位相差90度（图表标记为Q1和Q2）。这里，流入电路并传递到输出的总电流是输出电感器中电流的总和。通过在底部图表中添加这两个曲线，我们可以看到与单独的任何一条曲线相比，总电流的纹波将大大减少。 从上述图表中，你可以推断出对流入转换器并供给负载组件的电流产生的两种效果： 在SIMO转换器的输入端：电感电流的相位差使得从源头抽取的总电流变得更加平滑。因为总电流被分配到每个输出，每个输出电流的纹波因子 阅读文章
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