图4 这三个电容器的模拟阻抗曲线。最小值提供高频下的低阻抗
对于带引线的通孔电容器,通常正确的是,较小值的电容器尺寸较小,并且可以安装较低的环路电感。这意味着它们在较高频率下将具有较低的阻抗。在寻找高频下阻抗低的通孔电容器时,应选择小值和小尺寸的电容器。
这就是为什么小值电容器通常被称为“高频”电容器的原因。由于它们的引线较短,如果以低回路电感安装到电路板上,它们在高频时提供最低阻抗。
如果我们想要低频时的最低阻抗以及高频时的最低阻抗,通常的做法是并联添加两个或三个电容器。大容量电容器在低频时提供低阻抗,而具有较低 ESL 的小容量电容器在高频时提供低阻抗。并行组合充分利用了两种配置的优点。
MLCC电容器与高频电容器的神话
当我们改用基于MLCC表面贴装技术的电容器时,电容器的特性与引线电容器有很大的不同。 图 5 显示了 1206 型 MLCC 电容器的示例,其电容值对应于相应陶瓷盘电容器中的相同电容。
图5 个 1206 封装的 MLCC 电容器(顶部)和相应值的陶瓷圆盘电容器。
通常,可以在完全相同的机身尺寸中获得大范围的电容值。0402 中的 10 uF 与 0.01 uF 一样容易。这意味着 MLCC 电容器的 ESL 如果以最佳方式集成到电路板中,将与其电容值无关。
事实上,使用低环路电感设计,MLCC 的 ESL 可以设计为小于 1 nH,即使在两层电路板上也是如此。图 6显示了在具有 0.620 nH ESL 的两层 063 mil 厚板上测得的 1 uF MLCC 电容器的阻抗曲线示例 。
图 6 电路板上 1 uF MLCC 电容器的测量阻抗曲线示例,电路板上的 ESL 为 0.620 nH。
这也表明当安装电感小于 1 nH 时需要二阶模型。测量由Picotest提供。
10 和 0.1 uF MLCC 电容器将具有完全相同的高频阻抗。电容值较小的电容不再是“高频”电容。事实上,一个 10 uF 的 MLCC 电容也将是一个“高频”电容。
如果设计中具有低 ESL 的价值,则应始终使用 MLCC 电容器。即使是 10 uF MLCC 电容器,其 ESL 和“高频”陶瓷圆盘电容器的阻抗也可能低于 10%。
在较旧的产品中,当使用通孔电容器时,较小的电容值具有较低的 ESL 和较高频率下的较低阻抗。当电路板上的电源引脚上只有一个电容器的空间并且来自该引脚的瞬态电流很小时,指定了一个具有低电感的单个“高频”电容器。这是一个低值电容,通常为 0.1 uF。
当一个引脚有三个电容器的空间时,通常会指定三个电容器值的范围。与仅一个值电容器相比,这提供了在高频下的较低阻抗和在低频下的较低阻抗。 图 7 是显示这些常见规格的典型示意图示例。