電容知識(shí)分享：電容的作用解析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-05-28
1）電容的作用之一：電荷緩沖池
器件工作時(shí)電源的負(fù)載時(shí)動(dòng)態(tài)的，即運(yùn)行器件的電流和功耗時(shí)不斷變化的，為了保證器件工作的電壓不隨電流和功耗的劇烈變化而同程度變化，我們希望器件的電壓盡量穩(wěn)定。
在這種情況下，需要為器件提供一個(gè)緩沖池，以便當(dāng)外界環(huán)境劇烈變化時(shí)，器件的工作能夠保持相對(duì)穩(wěn)定。
電容的本質(zhì)是儲(chǔ)存電荷和釋放電荷，根據(jù)公式：
Δ U = Δ Q/C
Δ U 表示電容兩端電壓的變化量
Δ Q 表示電容兩端電荷的變化量
C為電容容值
當(dāng)運(yùn)行器件電流變化時(shí)（ Δ Q= Δ Ixt,即電荷Q需求不斷變化）,根據(jù)上述公式可知： 通過(guò)電容電荷變化來(lái)減少電壓的變化（電壓變化幅度 Δ U與電容容值有關(guān)），從而保持器件工作電壓的穩(wěn)定。
因此，電容的作用之一就是電荷緩沖池，保持工作電壓的穩(wěn)定。
2）電容作用之二：高頻噪聲的重要泄放通路
對(duì)于高速運(yùn)行的電路而言，無(wú)時(shí)無(wú)刻不存在狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。比如芯片內(nèi)部開(kāi)關(guān)管狀態(tài)切換。這種高速的轉(zhuǎn)變將在電路上產(chǎn)生大量的噪聲等干擾。從頻譜上看，這些干擾在相當(dāng)大程度上處于有效的2次/3次等倍頻頻率。
在電源傳輸路徑上，需要將這些干擾泄放到相對(duì)穩(wěn)定的地平面上，以免影響器件的工作。根據(jù) Z=1/（j ω \omega ωC)，當(dāng)頻率較高時(shí)，電容表現(xiàn)為低阻抗，因此，可將電容作為高頻噪聲的重要泄放通路。
3）電容的作用之三：實(shí)現(xiàn)交流耦合
當(dāng)兩個(gè)器件通過(guò)高速信號(hào)互連時(shí)，信號(hào)兩端的器件可能對(duì)直流分量有不同的要求。
例如，A和B兩個(gè)器件之間通過(guò)高速差分對(duì)信號(hào)互連，但A器件工作于1.8V，B器件工作于3.3V，則A器件驅(qū)動(dòng)的差分對(duì)信號(hào)將攜帶1.8V直流分量，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)接收端B器件時(shí)無(wú)法被識(shí)別；
對(duì)于這種情況，需要將信號(hào)所攜帶的發(fā)送端的直流分量在達(dá)到接收端前濾除掉，即隔離信號(hào)兩邊器件的直流分量。基于電容的通交流，阻直流的天然特性，電容具有這種隔離功能(交流耦合AC couple 和直流隔離 DC Blocking)。
電容的等效電路如下圖所示：
電容器并不是純粹的電容，而是帶有電阻、電感等成分的小電路。
ESL: Equivalent Series Inductance, 等效串聯(lián)電感
由電容器器件的引腳電感和電容器器件兩極間等效電感串聯(lián)而成，主要取決于封裝。
隨著封裝的增大，ESL值將隨之增大。
ESR: Equivalent Series Resistance, 等效串聯(lián)電阻
由電容器件的引腳電阻和電容器兩極間等效電阻構(gòu)成。主要取決于電容的工作溫度、工作頻率以及電容體本身的導(dǎo)線電阻等。
Rleak:并聯(lián)泄露電阻
取決于電容器件本身特有的泄露特性。
Rated Voltage: 額定電壓，器件最高工作電壓不能超過(guò)該值。
Rated Ripple Current: 額定紋波電流，此參數(shù)的值越大，表示承受大電流沖擊的能力越好。
Tangent of loss angle:電容損耗角正切值。
理想電容工作時(shí)，只會(huì)產(chǎn)生的無(wú)功功率Q(無(wú)功功率)，由于電容內(nèi)部存在ESR及泄露電流，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生一定的損耗功率P，定義 tan δ =P/Q, tan δ 就稱(chēng)為電容損耗角正切值。這個(gè)值越小，電容的功率損耗就越小。
Leakage Current: 電容內(nèi)部存在Rleak,因此存在泄露通路，該參數(shù)用于定義流過(guò)電容的泄露電流。
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