關(guān)于電容的參數(shù),我們將其分為“看得到的”和“看不到的”。所謂“看得到的”電容參數(shù),就是印在電容表面的一些基本參數(shù),這些參數(shù)在我們看到一顆電容之后往往可以直接得知。例如電容的容量(比如“470μF”等等)、容量偏差范圍、耐溫范圍、電壓值(比如“16V”)。
所謂“看不到的”參數(shù),就是我們需要根據(jù)電容的型號來查詢的參數(shù)。例如我們常說的ESR值,如今已成為區(qū)別電容性能的重要參數(shù),而我們在電容上是看不到這個(gè)參數(shù)的,我們得去相關(guān)的網(wǎng)站通過電容的型號來查詢。類似的參數(shù)還有不少,其中包括如下一些:
1.ESR值;
2.能夠耐受的漣波電流值;
3.溫度特性;
4.損耗角的正切(TAN)電容參數(shù),相當(dāng)于無功功率和有功功率的比值,這個(gè)值跟電容的品質(zhì)以及發(fā)熱量有關(guān)系,這個(gè)值越小電容性能越好。
5.漏電流值:無論絕緣體多大,總是會有細(xì)微的電流漏過電容,這個(gè)值則代表具體漏過的多少。
此外,ESL特性也是電容的性能指標(biāo)之一。但是隨著電容技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的高檔電解電容,其ESL特性一般都很好,到10MHz、20MHz以上的時(shí)候往往才能體現(xiàn)出區(qū)別,因此也就失去了比較的意義。
電容ESR的意義 ESR緣何重要?
首先來說ESR。ESR是高頻電解電容里面最重要的性能參數(shù),很多電子元器件都強(qiáng)調(diào)“LOW ESR”這一性能特征,也就是ESR值很小的意思。那么,我們?nèi)绾握_理解LOW ESR的實(shí)際意義呢?由于現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展,供應(yīng)給硬件的電壓正呈現(xiàn)越來越低的趨勢,例如INTEL、AMD的最新款CPU,電壓均小于2V,相比以前動輒3、4V的電壓要低得多。但是,另一方面這些芯片由于晶體管和頻率爆增,需求的功耗卻是有增無減,因此按P=UI的公式來計(jì)算,這些設(shè)備對電流的要求就越來越高了。
例如兩顆功耗同樣是70W的CPU,前者電壓是3.3V,后者電壓是1.8V。那么,前者的電流就是I=P/U=70W/3.3V大約在21.2A左右。而后者的電流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A,達(dá)到了前者的近一倍。在通過電容的電流越來越高的情況下,假如電容的ESR值不能保持在一個(gè)較小的范圍,那么就會產(chǎn)生比以往更高的漣波電壓(理想的輸出直流電壓應(yīng)該是一條水平線,而漣波電壓則是水平線上的波峰和波谷)。
此外,即使是相同的漣波電壓,對低電壓電路的影響也要比在高電壓情況下更大。例如對于3.3V的CPU而言,0.2V漣波電壓所占比例較小,還不足以形成致命的影響,但是對于1.8V的CPU而言,同樣是0.2V的漣波電壓,其所占的比例就足以造成數(shù)字電路的判斷失誤。
那么ESR值與漣波電壓的關(guān)系何在呢?我們可以用以下公式表示:
V=R(ESR)×I
這個(gè)公式中的V就表示漣波電壓,而R表示電容的ESR,I表示電流。可以看到,當(dāng)電流增大的時(shí)候,即使在ESR保持不變的情況下,漣波電壓也會成倍提高,采用更低ESR值的電容是勢在必行。這就是為什么如今的板卡等硬件設(shè)備上所用的電容,越來越強(qiáng)調(diào)LOW ESR的緣故。
衡量電容性能的幾個(gè)重要性能參數(shù) - 癩蛤蟆走天下 - fengfeijiutian的博客
上圖就是一個(gè)典型的濾波電路,這種電路也被應(yīng)用在如今的顯卡上。其中的SW IC相當(dāng)于顯卡上的開關(guān)電源,將輸入的5V直流電轉(zhuǎn)換為核心或者顯存需要的3.3V直流電。而電路的L/C部分則構(gòu)成電路的低通濾波器,目的就是盡量濾去直流電中的漣波電壓。
而上圖的表格則表明了,在L/C部分使用不同種類電容的情況下,這個(gè)電路中漣波電壓的表現(xiàn)情況??梢钥闯觯哂蠰OW ESR性能的鋁固體聚合物導(dǎo)體電容(左邊),其消除漣波電壓的性能最強(qiáng),鉭二氧化錳電容(右邊)性能次之,鋁電解液電容(中間)表現(xiàn)最差。同時(shí)最后的數(shù)值還將受溫度影響,這點(diǎn)我們還將在后面詳細(xì)說明。
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