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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