EMC基础：电容的频率特性

本文将对其中使用电容和电感降噪的对策进行介绍&＃xff0c;这也可以称为“噪声对策的基础”。在这里使用简单的四元件模型。如果要进一步表达高频谐振时&＃xff0c;可能需要更多的元件模型。

电容的频率特性

探讨利用电容器来降低噪声时&＃xff0c;充分了解电容器的特性是非常重要的。右下图为电容器的阻抗和频率之间的关系示意图&＃xff0c;是电容器最基础的特性之一。

电容器中不仅存在电容量C&＃xff0c;还存在电阻分量ESR&＃xff08;等效串联电阻&＃xff09;、电感分量ESL&＃xff08;等效串联电感&＃xff09;、与电容并联存在的EPR&＃xff08;等效并联电阻&＃xff09;。EPR与电极间的绝缘电阻IR或电极间有漏电流的具有相同的意义。可能一般多使用“IR”。

​C和ESL形成串联谐振电路&＃xff0c;电容器的阻抗原则上呈上图所示的V字型频率特性。到谐振频率之前呈容性特性&＃xff0c;阻抗下降。谐振频率的阻抗取决于ESR。过了谐振频率之后&＃xff0c;阻抗特性变为感性&＃xff0c;阻抗随着频率升高而升高。感性阻抗特性取决于ESL。谐振频率可通过以下公式计算。

​从该公式可以看出&＃xff0c;容值越小、ESL越低的电容器&＃xff0c;谐振频率越高。如果将其应用于噪声消除&＃xff0c;则容值越小、ESL越低的电容器&＃xff0c;频率越高&＃xff0c;阻抗越低&＃xff0c;因此可以很好地消除高频噪声。

虽然这里说明的顺序有些前后颠倒&＃xff0c;不过使用电容器降低噪声的对策&＃xff0c;是利用了电容器“交流通过时频率越高越容易通过”这个基本特性&＃xff0c;将不需要的噪声&＃xff08;交流分量&＃xff09;经由信号、电源线旁路到GND等。

下图为不同容值的电容器的阻抗频率特性。在容性区域&＃xff0c;容值越大&＃xff0c;阻抗越低。另外&＃xff0c;容值越小&＃xff0c;谐振频率越高&＃xff0c;在感性区域阻抗越低。

​下面总结一下电容器阻抗的频率特性。

• 容值和ESL越小&＃xff0c;谐振频率越高&＃xff0c;高频区域的阻抗越低。

• 容值越大&＃xff0c;容性区域的阻抗越低。

• ESR越小&＃xff0c;谐振频率的阻抗越低。

• ESL越小&＃xff0c;感性区域的阻抗越低。

简单来说&＃xff0c;阻抗低的电容器具有出色的噪声消除能力&＃xff0c;不同的电容器其阻抗的频率特性也不同&＃xff0c;所以这一特性是非常重要的确认要点。选择降噪用电容器时&＃xff0c;请根据阻抗的频率特性来选型&＃xff08;而非容值&＃xff09;。

选择降噪用电容器时&＃xff0c;确认频率特性需要意识到连接的是LC的串联谐振电路&＃xff08;而非电容&＃xff09;。

作者&＃xff1a;ROHM

来源&＃xff1a;EMC基础&＃xff1a;电容的频率特性 - RFASK射频问问

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