電容知識分享：電容的作用解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-05-28
1）電容的作用之一：電荷緩沖池
器件工作時電源的負載時動態的，即運行器件的電流和功耗時不斷變化的，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定。
在這種情況下，需要為器件提供一個緩沖池，以便當外界環境劇烈變化時，器件的工作能夠保持相對穩定。
電容的本質是儲存電荷和釋放電荷，根據公式：
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
當運行器件電流變化時（ Δ Q= Δ Ixt,即電荷Q需求不斷變化）,根據上述公式可知： 通過電容電荷變化來減少電壓的變化（電壓變化幅度 Δ U與電容容值有關），從而保持器件工作電壓的穩定。
因此，電容的作用之一就是電荷緩沖池，保持工作電壓的穩定。
2）電容作用之二：高頻噪聲的重要泄放通路
對于高速運行的電路而言，無時無刻不存在狀態的轉變。比如芯片內部開關管狀態切換。這種高速的轉變將在電路上產生大量的噪聲等干擾。從頻譜上看，這些干擾在相當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穩定的地平面上，以免影響器件的工作。根據 Z=1/（j ω \omega ωC)，當頻率較高時，電容表現為低阻抗，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：實現交流耦合
當兩個器件通過高速信號互連時，信號兩端的器件可能對直流分量有不同的要求。
例如，A和B兩個器件之間通過高速差分對信號互連，但A器件工作于1.8V，B器件工作于3.3V，則A器件驅動的差分對信號將攜帶1.8V直流分量，導致信號到達接收端B器件時無法被識別；
對于這種情況，需要將信號所攜帶的發送端的直流分量在達到接收端前濾除掉，即隔離信號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, 等效串聯電阻
由電容器件的引腳電阻和電容器兩極間等效電阻構成。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線電阻等。
Rleak:并聯泄露電阻
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該值。
Rated Ripple Current: 額定紋波電流，此參數的值越大，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，只會產生的無功功率Q(無功功率)，由于電容內部存在ESR及泄露電流，實際應用中會產生一定的損耗功率P，定義 tan δ =P/Q, tan δ 就稱為電容損耗角正切值。這個值越小，電容的功率損耗就越小。
Leakage Current: 電容內部存在Rleak,因此存在泄露通路，該參數用于定義流過電容的泄露電流。
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