小電容大不同
出處:cds_666 發(fā)布于:2011-08-29 15:19:49
1 好電容的定義
1.1 電容容量越大越好
很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大,為IC提供的電流補償?shù)哪芰υ綇?。且不說電容容量的增大帶來的體積變大,增加成本的同時還影響空氣流動和散熱。關(guān)鍵在于電容上存在寄生電感,電容放電回路會在某個頻點上發(fā)生諧振。在諧振點,電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗,補充能量的效果也。但當頻率超過諧振點時,放電回路的阻抗開始增加,電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大,諧振頻率越低,電容能有效補償電流的頻率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來說,電容越大越好的觀點是錯誤的,一般的電路設計中都有一個參考值的。
1.2 同樣容量的電容,并聯(lián)越多的小電容越好
耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個重要參數(shù),對于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當電壓固定時候,容量越大,ESR越低。在板卡設計中采用多個小電容并連多是出與PCB空間的限制,這樣有的人就認為,越多的并聯(lián)小電阻,ESR越低,效果越好。理論上是如此,但是要考慮到電容接腳焊點的阻抗,采用多個小電容并聯(lián),效果并不一定突出。
1.3 ESR越低,效果越好
結(jié)合我們上面的提高的供電電路來說,對于輸入電容來說,輸入電容的容量要大一點。相對容量的要求,對ESR的要求可以適當?shù)慕档?。因為輸入電容主要是耐壓,其次是吸?a target="_blank">MOSFET的開關(guān)脈沖。對于輸出電容來說,耐壓的要求和容量可以適當?shù)慕档鸵稽c。ESR的要求則高一點,因為這里要保證的是足夠的電流通過量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好,低ESR電容會引起開關(guān)電路振蕩。而消振電路復雜同時會導致成本的增加。板卡設計中,這里一般有一個參考值,此作為元件選用參數(shù),避免消振電路而導致成本的增加。
1.4 好電容代表著高品質(zhì)
“唯電容論”曾經(jīng)盛極一時,一些廠商和媒體也刻意的把這個事情做成一個賣點。在板卡設計中,電路設計水平是關(guān)鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣,一味的采用高價電容,不一定能做出好產(chǎn)品。衡量一個產(chǎn)品,一定要全方位多角度的去考慮,切不可把電容的作用有意無意的夸大。
2 電容爆漿面面談
2.1 爆漿的種類
分兩類,輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。
對于輸入電容來說,就是我是說的C1,C1對由電源接收到的電流進行過濾。輸入電容爆漿和電源輸入電流的品質(zhì)有關(guān)。過多的毛刺電壓,峰值電壓過高,電流不穩(wěn)定等都使電容過于充放電過于頻繁,長時間處于這類工作環(huán)境下的電容,內(nèi)部溫度升高很快。超過泄爆口的承受極限就會發(fā)生爆漿。
對于輸出電容來說,就我說的C2,對經(jīng)電源模塊調(diào)整后的電流進行濾波。此處電流經(jīng)過過濾,比較平穩(wěn),發(fā)生爆漿的可能性相對來說小了不少。但如果環(huán)境溫度過高,電容同樣容易發(fā)生爆漿。爆,報也。采用垃圾東西自然要爆,報應啊。欲知過去因者,見其現(xiàn)在果;欲知未來果者,見其現(xiàn)在因。
2.2 爆漿的原因
電容爆漿的原因有很多,比如電流大于允許的穩(wěn)波電流、使用電壓超出工作電壓、逆向電壓、頻繁的充放電等。但是直接的原因就是高溫。我們知道電容有一個重要的參數(shù)就是耐溫值,指的就是電容內(nèi)部電解液的沸點。當電容的內(nèi)部溫度達到電解液的沸點時,電解液開始沸騰,電容內(nèi)部的壓力升高,當壓力超過泄爆口的承受極限就發(fā)生了爆漿。所以說溫度是導致電容爆漿的直接原因。電容設計使用壽命大約為2萬小時,受環(huán)境溫度的影響也很大。電容的使用壽命隨溫度的增加而減小,實驗證明環(huán)境溫度每升高10℃,電容的壽命就會減半。主要原因就是溫度加速化學反應而使介質(zhì)隨時間退化失效,這樣電容壽命終結(jié)。為了保證電容的穩(wěn)定性,電容在插板前要經(jīng)過長時間的高溫環(huán)境的測試。即使是在100℃,高品質(zhì)的電容也可以工作幾千個小時。同時,我們提到的電容的壽命是指電容在使用過程中,電容容量不會超過標準范圍變化的10%。電容壽命指的是電容容量的問題,而不是設計壽命到達之后就發(fā)生爆漿。只是無法保證電容的設計的容量標準。
所以,短時期內(nèi),正常使用的板卡電容就發(fā)生爆漿的情況,這就是電容品質(zhì)問題。另外,不正常的使用情況也有可能發(fā)生電容爆漿的情況。比如熱插拔電腦配件也會導致板卡局部電路電流、電壓的劇烈變化,從而引發(fā)電容使用故障。
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