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MLCC电容、铝电解电容、电感、磁珠的阻抗曲线

jf_60870435 来源:jf_60870435 作者:jf_60870435 2023-05-12 11:26 次阅读

1.MLCC

电容选取常用的220uF,47uF,100nF,10nF来比较,型号选取具有随机性,具体选型请参考厂商推荐

220uF

(GRM31CC80E227ME11)

47uF

(GRM21BR60J476ME01)

100nF

(GCM21BR72A104KA37)

10nF

(GRM033R71C103KE14)

pYYBAGRdrJmAeHQ8AAFHHxqtV_Q018.png

信号分析模型搭建如下:

poYBAGRdrKyAZEPaAAIAfqvUEuQ063.png

我们来看看4个电容并联的情况,小信号分析模型搭建如下:

pYYBAGRdrMCAbQeGAAFhlVuOXI4860.png

2.铝电解电容

由于通用铝电解电容(Al2O3)的ESR,手册是不会给出的,铝电解电容器的ESR由三部分组成,(i)氧化铝薄膜的介电损耗,(ii)电解液浸渍间隔纸的电阻,(iii)电极箔金属部件、导片等的欧姆电阻。至于(i)介电损耗,它是由氧化膜极化响应的延迟引起的。手册通常给出120Hz的介电损耗,由于由介电损耗引起的电阻分量与电抗Xc成正比(比例系数对应于氧化膜的loss tan),因此该电阻与频率倒数成正比。

pYYBAGRdrNWAU6J0AABh-a7lB9c186.png

因此,在较低的频率范围内,介电损耗分量在ESR值中占主导地位,这对额定纹波电流(指定为100Hz/120Hz)和商用电源的耗散计算非常重要。

铝电解等效电路原理图:

poYBAGRdrOOAam4IAAAW6kPg1S8622.png

C:理想电容 R:等效串联电阻(ESR) L:等效串联电感

虽然对于标准品铝电解ESR不给出,但是对于铝电解高分子电容会给出100KHz的ESR,不过我在下载尼吉康的SPICE模型后发现,高分子的电解电容低频ESR仍然很大,对于DCDC开关频率从100KHz~10MHz应用是没有问题的。

poYBAGRdrPSAE_VsAACCdvgfFtA669.png

小信号分析模型搭建如下:

poYBAGRdrQaAL1-UAAGHriVhijs232.png

3.电感

18nH(LQG15HH18NG02)

pYYBAGRdrRmAYy0NAABN0f7kiII097.png

小信号分析模型搭建如下:

poYBAGRdrSmAHBRRAAGXiJTHzPQ385.png

4. 磁珠

对于磁珠的理解,我都是建立在参考电路上面的,从阻抗曲线来看,确实低频阻抗低,高频阻抗比较高,对高频抑制作用较大。

举例来说,如果选择TDK的磁珠,首先看用途,如果是信号线用,就选下表型号:

poYBAGRdrTmAGPZaAAB6uM4IrYo227.png

如果是电源线用,就选下面型号:

poYBAGRdrUeAJgegAACbCzzdPLk730.png

如果都定下来了,就选择具体的使用频段,温度范围,对应100MHz的阻抗是否能满足就行,反正作为EMC抑制器件,不光靠一个磁珠就能解决问题的,把每个模块的辐射/抗扰做到尽量好就可以了。

poYBAGRdrVWAKzelAACP9N0K12A632.png

示例:MPZ1005S100CTD25

poYBAGRdrWOAA9ORAABGRhkfssE582.png

小信号分析模型搭建如下:

pYYBAGRdrXWAGLEWAAGX6kR-X80246.png


最后,附上LTspice导入模型的示例,方便大家使用。

以电感18nH(LQG15HH18NG02)为例,

首先进入Murata官网打开Simsurfing工具。

poYBAGRdrYmAZ3p7AABZy2PP5gQ656.png

进入后点击高频用电感器,电容选择多层陶瓷电容器

pYYBAGRdrZaAdG_QAAFK11dFd4A986.png

第一步找到对应18nH(LQG15HH18NG02),第二步下载Spice模型;

poYBAGRdramAMJqPAAHiJ1wjdqM321.png

打开LTspice,打开刚刚下载的Spice模型文件。

poYBAGRdrbaAZ4YWAABab_5QwJ4143.png

元器件名称上面右击,并生成元器件

poYBAGRdrcaAVufaAALnpbyE5i8687.png

点击“是”,会成功生成2端口元器件,保存后即可调用;

pYYBAGRdrdaAW8WbAAB15IHdwZ4953.png

最后,如何调用按如下步骤操作,4是最终的结果。

poYBAGRdreWAd_CeAAFTlqbbfH0625.png

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