EMC緩解措施：利用電容器

電容器可能是解決電磁兼容性 （EMC） 問題的最佳工具。用最簡單的術(shù)語來說，電容器的功能是阻擋直流信號，同時為交流信號提供低阻抗路徑，并為IC提供本地能量來源。但是，這些組件絕非簡單，將它們添加到設(shè)計中可能會產(chǎn)生意想不到的副作用。

到目前為止，“EMC緩解”子系列已經(jīng)探討了如何利用電感器、電阻器和鐵氧體磁珠來提高電子電路設(shè)計中的EMC性能。但是，在管理系統(tǒng)中不需要的噪音流量時，我一直將最好的組件留到最后。這篇文章將介紹電容器在EMC設(shè)計中的一些基本影響，以及如何選擇合適的電容器進(jìn)行EMI抑制。

實(shí)際電容器的寄生元件

在理想情況下，電容器將具有奇異的電抗值，因此，隨著頻率的增加，電抗會降低（Eq1）。

等式 1.電容電抗

不幸的是，完美電容器的概念是一個理論概念。就像上一篇博客中的鐵氧體磁珠一樣，實(shí)際的電容器遠(yuǎn)非完美，可能會引入意想不到的不太理想的電阻，例如等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL）。ESR和ESL被認(rèn)為是“寄生”元件，因?yàn)樗鼈儗﹄娙萜鞯男阅苡胁涣加绊?。圖1所示為電容器的等效電路。

圖1.電容器的等效電路

更復(fù)雜的是，ESR和ESL的值不是常數(shù)。它們會根據(jù)電容器封裝的尺寸、所用電介質(zhì)材料的類型和引線等因素而波動。因此，在實(shí)際應(yīng)用中處理電容器時，必須考慮這些寄生元件，以確保整個電路的高效運(yùn)行。那你怎么能做到這一點(diǎn)呢？

如何選擇合適的電容器

秘密在于電容器的諧振頻率。諧振頻率處的阻抗是電容器的最低阻抗。請記住，目標(biāo)通常是為交流信號提供低阻抗路徑，這是引導(dǎo)EMI噪聲的簡單路徑。

諧振頻率由電容C和ESL決定。在此頻率下，電容電抗和感抗基本上相互抵消，電容器的阻抗由ESR決定。圖2演示了典型100nF、0603電容的圖<>。

圖2.0603、100nF 電容器的阻抗曲線 （GCJ188R71C104KA01） [1]

在自諧振以下，電容器看起來是電容性的，阻抗隨頻率而降低。在自諧振以上，電容器看起來是感性的，并且阻抗隨頻率增加。通過選擇具有與不需要的噪聲頻率相對應(yīng)的串聯(lián)自諧振頻率的元件，可以最大限度地提高電容器的性能。確保設(shè)計中目標(biāo)的最高噪聲頻率等于或小于電容器的諧振頻率。

進(jìn)一步考慮：表面貼裝電容器的電感

在針對EMC進(jìn)行設(shè)計時，您可以考慮使用表面貼裝電容器來濾除EMI。電容器通常用于EMC緩解，以將能量分流到地并減小電流環(huán)路的尺寸，在這方面，表面貼裝類型與任何其他電容器沒有什么不同。

由于表面貼裝電容器尺寸緊湊且沒有引線，其電感比引線電容器低得多，從而提高了其作為高頻電容器的效率，換句話說，它們具有更高的諧振頻率。通常，電容器的封裝或外殼越小，電感越低。我們知道，RF噪聲通常遵循電感最小的路徑;因此，選擇最佳電容器意味著最小化噪聲頻率下的串聯(lián)電感，并為EMI噪聲離開系統(tǒng)提供“最小電阻路徑”。

審核編輯：郭婷