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MLCC電容、鋁電解電容、電感、磁珠的阻抗曲線

jf_60870435 ? 來源:jf_60870435 ? 作者:jf_60870435 ? 2023-05-12 11:26 ? 次閱讀

1.MLCC

電容選取常用的220uF,47uF,100nF,10nF來比較,型號選取具有隨機性,具體選型請參考廠商推薦。

220uF

(GRM31CC80E227ME11)

47uF

(GRM21BR60J476ME01)

100nF

(GCM21BR72A104KA37)

10nF

(GRM033R71C103KE14)

pYYBAGRdrJmAeHQ8AAFHHxqtV_Q018.png

信號分析模型搭建如下:

poYBAGRdrKyAZEPaAAIAfqvUEuQ063.png

我們來看看4個電容并聯的情況,小信號分析模型搭建如下:

pYYBAGRdrMCAbQeGAAFhlVuOXI4860.png

2.鋁電解電容

由于通用鋁電解電容(Al2O3)的ESR,手冊是不會給出的,鋁電解電容器的ESR由三部分組成,(i)氧化鋁薄膜的介電損耗,(ii)電解液浸漬間隔紙的電阻,(iii)電極箔金屬部件、導片等的歐姆電阻。至于(i)介電損耗,它是由氧化膜極化響應的延遲引起的。手冊通常給出120Hz的介電損耗,由于由介電損耗引起的電阻分量與電抗Xc成正比(比例系數對應于氧化膜的loss tan),因此該電阻與頻率倒數成正比。

pYYBAGRdrNWAU6J0AABh-a7lB9c186.png

因此,在較低的頻率范圍內,介電損耗分量在ESR值中占主導地位,這對額定紋波電流(指定為100Hz/120Hz)和商用電源的耗散計算非常重要。

鋁電解等效電路原理圖:

poYBAGRdrOOAam4IAAAW6kPg1S8622.png

C:理想電容 R:等效串聯電阻(ESR) L:等效串聯電感

雖然對于標準品鋁電解ESR不給出,但是對于鋁電解高分子電容會給出100KHz的ESR,不過我在下載了尼吉康的SPICE模型后發現,高分子的電解電容低頻ESR仍然很大,對于DCDC開關頻率從100KHz~10MHz應用是沒有問題的。

poYBAGRdrPSAE_VsAACCdvgfFtA669.png

小信號分析模型搭建如下:

poYBAGRdrQaAL1-UAAGHriVhijs232.png

3.電感

18nH(LQG15HH18NG02)

pYYBAGRdrRmAYy0NAABN0f7kiII097.png

小信號分析模型搭建如下:

poYBAGRdrSmAHBRRAAGXiJTHzPQ385.png

4. 磁珠

對于磁珠的理解,我都是建立在參考電路上面的,從阻抗曲線來看,確實低頻阻抗低,高頻阻抗比較高,對高頻抑制作用較大。

舉例來說,如果選擇TDK的磁珠,首先看用途,如果是信號線用,就選下表型號:

poYBAGRdrTmAGPZaAAB6uM4IrYo227.png

如果是電源線用,就選下面型號:

poYBAGRdrUeAJgegAACbCzzdPLk730.png

如果都定下來了,就選擇具體的使用頻段,溫度范圍,對應100MHz的阻抗是否能滿足就行,反正作為EMC抑制器件,不光靠一個磁珠就能解決問題的,把每個模塊的輻射/抗擾做到盡量好就可以了。

poYBAGRdrVWAKzelAACP9N0K12A632.png

示例:MPZ1005S100CTD25

poYBAGRdrWOAA9ORAABGRhkfssE582.png

小信號分析模型搭建如下:

pYYBAGRdrXWAGLEWAAGX6kR-X80246.png


最后,附上LTspice導入模型的示例,方便大家使用。

以電感18nH(LQG15HH18NG02)為例,

首先進入Murata官網打開Simsurfing工具。

poYBAGRdrYmAZ3p7AABZy2PP5gQ656.png

進入后點擊高頻用電感器,電容選擇多層陶瓷電容器

pYYBAGRdrZaAdG_QAAFK11dFd4A986.png

第一步找到對應18nH(LQG15HH18NG02),第二步下載Spice模型;

poYBAGRdramAMJqPAAHiJ1wjdqM321.png

打開LTspice,打開剛剛下載的Spice模型文件。

poYBAGRdrbaAZ4YWAABab_5QwJ4143.png

元器件名稱上面右擊,并生成元器件

poYBAGRdrcaAVufaAALnpbyE5i8687.png

點擊“是”,會成功生成2端口元器件,保存后即可調用;

pYYBAGRdrdaAW8WbAAB15IHdwZ4953.png

最后,如何調用按如下步驟操作,4是最終的結果。

poYBAGRdreWAd_CeAAFTlqbbfH0625.png

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審核編輯黃宇

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