電感是兩個物理定律的結果。首先,流過導體的恒定電流會產生恒定的磁場。其次,可變的磁場在所有附近的導體中感應出電壓,包括首先用于產生磁場的導體。當這兩個定律結合在一起時,結果就是電感。低頻的時候,我們不關心電容的寄生電感,但是高頻的時候,我們就不能忽略這個參數了,有些人會說,我的電路就是低頻啊,沒有特別高頻的信號呀,那是不是就不用考慮了,以前我也是這么想的,后來發現不是這樣的。因為做產品最后都要拿去做測試,測試的時候,靜電,注入電流這些測試就會引入高頻干擾,這個時候就需要考慮寄生電感的影響了。
PCB過孔對寄生電感的影響
寄生電感
寄生電感是一種有害的電感效應,在所有實際的電子設備中都不可避免地存在這種效應。我們先介紹一下電容的等效模型吧。任何介質都不是絕對絕緣的,絕緣體說白了只是導電能力比較低而已,還是有一定的導電能力;所以電容也不例外,也是存在著漏電流,以等效電阻Rleak表示;電容器的引線以及介質都存在一定的電阻,用ESR表示;當然了,電容器的導線存在著一定的電感,在高頻時影響較大,以等效串聯電感ESL表示;電容還有一個特性需要大家注意的是電容在快速放電后,如果這時候突然斷開電壓,電容會恢復部分電荷量,在模型中,我們用RC電路表示。一般來說,我們主要關注電容的ESR和ESL。
電容等效模型
寄生電感對電容器的影響
電容器的電抗與電感的電抗具有相反的符號。這意味著電容器上存在的任何寄生電感都會使該電容器的阻抗降低一定量。公式如下:
阻抗計算公式
假設電容的工作頻率為1Mhz,電容的容值為0.1 μF,一般來說陶瓷電容器的典型寄生電感約為1nH,當然封裝不同,寄生電感也是不一樣的。如果我們不考慮寄生電感,那么電容器的阻抗約為-j·1.591Ω。如果考慮寄生電感,則阻抗為-j·1.585Ω。這樣看來沒什么大不了的,因為當存在寄生電感時,有效阻抗幾乎沒有降低啊。
然而,在較大的頻率下,寄生電感就會成為一個更大的問題。現在讓我們將頻率增加到10MHz。在沒有寄生電感的情況下,0.1 μF電容器的阻抗約為-j·0.1591Ω。如果我們引入寄生電感,則阻抗為-j·0.0963Ω。現在,有效阻抗幾乎降低了一半,在較高的頻率下,問題就很嚴重了。所以加電容時,不要再說自己是根據經驗值什么的,要去實際計算的。
阻抗頻率曲線
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