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如何利用电容器来降低噪声?

mwrfnet 来源:与非网 作者:与非网 2021-03-30 11:02 次阅读

本文将对其中使用电容电感降噪的对策进行介绍,这也可以称为“噪声对策的基础”。在这里使用简单的四元件模型。如果要进一步表达高频谐振时,可能需要更多的元件模型。

电容的频率特性

探讨利用电容器来降低噪声时,充分了解电容器的特性是非常重要的。右下图为电容器的阻抗和频率之间的关系示意图,是电容器最基础的特性之一。

电容器中不仅存在电容量C,还存在电阻分量ESR(等效串联电阻)、电感分量ESL(等效串联电感)、与电容并联存在的EPR(等效并联电阻)。EPR与电极间的绝缘电阻IR或电极间有漏电流的具有相同的意义。可能一般多使用“IR”。

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C和ESL形成串联谐振电路,电容器的阻抗原则上呈上图所示的V字型频率特性。到谐振频率之前呈容性特性,阻抗下降。谐振频率的阻抗取决于ESR。过了谐振频率之后,阻抗特性变为感性,阻抗随着频率升高而升高。感性阻抗特性取决于ESL。

谐振频率可通过以下公式计算。

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从该公式可以看出,容值越小、ESL越低的电容器,谐振频率越高。如果将其应用于噪声消除,则容值越小、ESL越低的电容器,频率越高,阻抗越低,因此可以很好地消除高频噪声。

虽然这里说明的顺序有些前后颠倒,不过使用电容器降低噪声的对策,是利用了电容器“交流通过时频率越高越容易通过”这个基本特性,将不需要的噪声(交流分量)经由信号、电源线旁路到GND等。

下图为不同容值的电容器的阻抗频率特性。在容性区域,容值越大,阻抗越低。另外,容值越小,谐振频率越高,在感性区域阻抗越低。

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下面总结一下电容器阻抗的频率特性。

容值和ESL越小,谐振频率越高,高频区域的阻抗越低。

容值越大,容性区域的阻抗越低。

ESR越小,谐振频率的阻抗越低。

ESL越小,感性区域的阻抗越低。

简单来说,阻抗低的电容器具有出色的噪声消除能力,不同的电容器其阻抗的频率特性也不同,所以这一特性是非常重要的确认要点。选择降噪用电容器时,请根据阻抗的频率特性来选型(而非容值)。

选择降噪用电容器时,确认频率特性需要意识到连接的是LC的串联谐振电路(而非电容)。
编辑:lyn

原文标题:EMC基础:电容的频率特性

文章出处:【微信号:mwrfnet,微信公众号:微波射频网】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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    NCV890131 汽车降压开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储 同步输入和同步输出

    131是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890131能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。提供两个引脚以同步切换到时钟或另一个NCV890131。 NCV890131还提供汽车电源系统中预期的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频...
    发表于 07-30 00:02 216次 阅读

    NCV890203 汽车开关稳压器 降压 2.0 A 2 MHz 复位 可调延迟

    203是一款固定频率,单片式降压开关稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达36 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890203能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,并在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。当输出处于稳压状态时,复位引脚发出信号,并在RSTB信号变为高电平之前提供一个引脚来调整延迟。 NCV890203还提供汽车电源系统中预期的多种保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 内部N通道电源开关 低VIN操作低至4.5 V 高VIN操作至36 V 承受负载转储至40 V 2 MHz自由运行开关频率 使用可调延迟重置 逻辑电平使能输入可直接连接电池 2.2 A(分钟) )逐周期峰值电流限制 通过频率折返增强短路保护 ±1.75%输出电压容差 输出电压可调低至0.8 V 1.4毫秒内部软启动 热关机(TSD) ...
    发表于 07-30 00:02 243次 阅读

    NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

    1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 414次 阅读

    NCV890100 汽车开关稳压器 降压 1.2 A 2 MHz

    100是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车,电池连接应用,必须使用高达36V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890100能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。 NCV890100还提供汽车电源系统中预期的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2-MHz自由运行的开关频率 允许使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 低V IN 低至4.5 V的操作 高V IN 高达36 V的操作 承受负载转储到40 V 逻辑电平启用输入可直接连接电池 1.4 A(min)逐周期峰值电流限制 通过频率折返增强短路保护 ±1.75%输出电压容差 输出电压可调低至0.8 V 1.4 ms内部软启动 热关机(TSD) 低关机电流 汽车和其他需要...
    发表于 07-30 00:02 383次 阅读
    NCV890100 汽车开关稳压器 降压 1.2 A 2 MHz

    NCV51411 降压转换器 低电压 1.5 A 26​​0 kHz 具有同步功能

    11是一款1.5A降压稳压器IC,工作频率为260 kHz。该器件采用V2控制架构,提供无与伦比的瞬态响应,最佳的整体调节和简单的环路补偿。 NCV51411可承受4.5V至40V的输入电压,并包含一个与外部振荡器同步的输入。 NCV51411已通过汽车应用认证,也可作为CS51411商用级。 特性 优势 V2架构 提供超快速瞬态响应,改进调节和简化设计 2.0%误差放大器参考电压容差 准确的输出电压 开关频率下降短路条件下4:1 降低短路功耗 BOOST引​​脚为片上NPN powertransistor提供额外的驱动电压 允许自举操作最大限度地提高效率 同步功能 并行供电操作或噪音最小化 睡眠模式的关闭引脚 提供掉电选项(...
    发表于 07-30 00:02 304次 阅读
    NCV51411 降压转换器 低电压 1.5 A 26​​0 kHz 具有同步功能

    NCV6323 同步降压转换器 3 MHz 2 A.

    3是一款同步降压转换器,经过优化,可为一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供不同的子系统。这些器件能够在外部可调电压下提供高达2 A的电流。采用3 MHz开关频率工作可以采用小尺寸电感和电容。输入电源电压前馈控制用于处理宽输入电压范围。同步整流可提高系统效率。 NCV6323采用节省空间的2.0 x 2.0 x 0.75 mm WDFN-8封装。 特性 优势 2.5 V至5.5 V输入电压范围 支持最新电池 3 MHz开关频率 降低输出电感和电容尺寸 最多2 A输出电流 应用 终端产品 计算&外围设备应用 消费类应用 USB供电设备 游戏和娱乐系统 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 389次 阅读

    LV5980MD 降压转换器 开关稳压器 1通道

    MD是1ch DCDC转换器,内置功率Pch MOSFET。推荐的工作范围为4.5V至23V。最大电流为3A。工作电流约为63μA,功耗低。 特性 1ch SBD整流DCDC转换器IC,内置功率Pch MOSFET 轻载模式电流的典型值为63μA 4.5V至23V工作输入电压范围 100mΩ高端开关 输出电压可调至1.235V 振荡频率为370kHz ON / OFF功能 使用P-by-P​​方法的内置OCP电路 当连续生成P-by-P​​时,它会转移到HICCUP操作 外部电容软启动 欠压锁定,t hermal shutdown 应用 终端产品 负载点DC / DC转换器 机顶盒 DVD /蓝光™驱动程序和硬盘 液晶显示器和电视 办公设备 POS系统 白色家电 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 239次 阅读

    LV56351HA 升压型DC-DC转换器 1通道

    1HA集成了1ch DC / DC升压转换器和1ch LDO。它适合作为LCD / PDP电视和BD录像机的BS / CS天线的电源,当输出短路时需要自动恢复而不会造成IC损坏和故障。 特性 优势 提升模式:软启动功能(t = 2.8ms) 可降低冲击电流 升压模式:逐脉冲过电流保护功能 过电流保护 升压模式:短路保护功能 短路保护 LDO模式:过流限制器(折返特性) 限制过电流。 (外部零件的损坏保护) 常见:欠压锁定 防止电压不稳定运行 常见:热关闭 热保护 常见:电力良好 稳定性操作 常见:内部固定开关频率(= 425kHz) 无需附加外部部件 应用 终端产品 升压转换器连接的LDO功能 BS / CS抛物面天线的电源 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 304次 阅读

    LV5980MC 降压转换器 开关稳压器 1通道

    MC是一款1通道DC-DC转换器,内置功率P沟道MOSFET。建议的工作范围为4.5 V至23 V.最大电流为3 A.工作电流约为63μA,功耗低。 特性 1通道SBD整流DC-DC转换器,内置功率P沟道MOSFET 光的典型值负载模式电流为63μA 4.5 V至23 V工作输入电压范围 100mΩ高侧开关 输出电压可调至1.235 V 振荡频率为370 kHz 采用P-by-P​​方法的内置OCP电路 当连续生成P-by-P​​时,它会转移到HICCUP操作 外部电容软启动 欠压锁定,热关机 应用 终端产品 电源管理 机顶盒 DVD播放器 LCD电视 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 332次 阅读

    FAN53526 3.0 A 2.4 MHz 数字可编程TinyBuck®调节器

    26是一款降压型开关稳压器,可从2.5V至5.5V的输入电压电源提供数字可编程输出。输出电压通过一个能够工作在3.4MHz的I2C接口进行编程。采用具有同步整流功能的专有架构,FAN53526能够以超过80%的效率提供3.0A连续性,在负载电流低至10mA时保持效率。稳压器工作在2.4MHz的标称固定频率,这降低了外部元件的价值。可以添加额外的输出电容,以改善负载瞬变期间的调节,而不会影响稳定性。在中等负载和轻负载条件下,脉冲频率调制(PFM)用于在省电模式下工作,典型静态电流为50μA(室温)。即使具有如此低的静态电流,该器件在大负载摆动期间也表现出优异的瞬态响应。在较高负载时,系统自动切换到固定频率控制,工作频率为2.4MHz。在关断模式下,电源电流降至1μA以下,从而降低功耗。如果需要固定频率,可以禁用PFM模式。 FAN53526采用15焊球,1.310mmx 2.015mm,0.4mm球间距WLCSP封装。电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 517次 阅读

    NCP81234 具有双环路功能的多相控制器 可配置 兼容DrMOS

    34可配置为单输出或双输出稳压器,用于与DrMOS功率级配合使用。该器件工作在4.5V至24V,非常适合为处理器,DDR存储器和FPGA供电。该器件提供双控制回路,允许每个回路独立操作,并能够并联输出以获得更高的2相解决方案。该控制器提供差分电流检测和电压检测,以提高精度。该器件支持DCR电流检测,或者可以容纳来自DrMOS的IMON信号。这些器件提供过流保护,过压/欠压保护和过温保护。 特性 优势 带内部偏压的4.5 V至24 V输入 针对12 V和5 V母线电压设计进行了优化 可调输出0.6 V至5 V 低电压核心电压供电 可调开关频率从200 kHz到1.2 MHz 允许优化设计的尺寸和效率 与3.3兼容的PWM输出V和5 V DrMOS 与标准DrMOS兼容 差分输出感 维持伏特加高电流设计的准确度 差分电流检测 允许DCR电流检测(或来自DrMOS的Iout) 过流,过压/欠压和热保护 防止故障 应用 终端产品 高电流设计 核心电源轨 DDR内存 FPGA电源 基站 网络 路由器 电源模块 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 20:02 390次 阅读

    NCP81232 具有双环路功能的多相控制器 可配置 兼容DrMOS

    32可配置为单输出或双输出稳压器,旨在与DrMOS功率级配合使用。该IC可设置多达8种独特的输出配置,可提供单输出操作,单相或四相操作,或双输出设备,相位组合为3 + 1,2 + 2,2 + 1,和1 + 1。该控制器提供差分电流检测和电压检测,以提高精度。该器件支持DCR电流检测,或者可以容纳来自DrMOS的IMON信号。这些器件提供过流保护,过压/欠压保护和过温保护。 特性 优势 带内部偏压的4.5V至24V输入 针对12V和5V总线电压设计进行了优化 可调节输出从0.6V到5V 为核心电压供电的低电压能力 可调开关频率从200kHz到1.2MHz 允许优化设计尺寸和效率 PWM输出兼容3.3V和5V DrMOS 与标准DrMOS兼容 8配置(单输出或双输出) Flexibilit y允许分配权力 差异输出感 采用高电流设计保持电压精度 差分电流检测 允许DCR电流检测(或来自DrMOS的Iout) 过流,过压/欠压和热保护 防止故障 应用 终端产品 高电流设计 核心电源轨 DDR内存 FPGA电源 基站 网络 路由器 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 19:02 633次 阅读

    NCP81611 具有PWM_VID和I2C接口的4/3/2/1多相降压控制器

    11是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件可驱动多达4个相位,并集成了差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,可为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位减小或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡 特性 符合NVIDIA OVR4i +规格 支持最多4个阶段 2.8 V至20 V电源电压范围 250 kHz至1.2 MHz开关频率(4相) 每相过流限制(OCL) 系统过流保护(OCP) 过压保护(OVP) 欠压保护(UVP) 相间动态电流平衡 电流模式双边沿调制,用于快速初始响应瞬态加载 省电接口(PSI) 具有用户可设置阈值的自动相位切换 PWM_VID和I2C控制接口 40针QFN封装(5 x 5 mm主体,0.4 mm间距) 无铅且符合RoHS标准 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡 桌面,笔记本,服务器系统 图形卡 桌面,笔记本...
    发表于 07-29 18:02 930次 阅读

    NCP81038 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

    38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 18:02 604次 阅读

    NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

    48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 18:02 222次 阅读