Điều gì thực sự gây ra điện cảm loạt của tụ điện?

Thực hiện một số nghiên cứu trong việc lựa chọn tụ điện cho các ứng dụng tần số cao, khái niệm về độ tự cảm loạt tương đương xuất hiện rất nhiều. Rõ ràng tất cả các tụ điện có điện cảm ký sinh này xuất hiện nối tiếp với điện dung của thành phần. Nếu ESL cao, ở tần số cao, phản ứng cảm ứng này thậm chí có thể loại bỏ phản ứng điện dung, và nắp cơ bản hoạt động như một điện trở chặn DC.

Nhưng tại sao ESL lại có ý nghĩa như vậy? Chắc chắn, mũ có dây, nhưng tôi sẽ tưởng tượng phần còn lại của mạch có nhiều dây hơn và do đó độ tự cảm ký sinh cao hơn nhiều sẽ là vấn đề lớn hơn nhiều so với các bộ phận dẫn ngắn. Mặt khác, mũ chỉ là những tấm có một lớp điện môi ở giữa, vậy điều gì về chúng khiến chúng ta lo lắng về ESL rất nhiều?

Khi nói đến tụ điện điện phân, tôi đã tìm thấy một lời giải thích: Người ta giải thích rằng vì về cơ bản, nắp này là một miếng giấy bạc dài, chắc chắn có rất nhiều cuộn cảm vì cuộn giấy hoạt động giống như một cuộn dây. Nhưng tôi không nghĩ điều này có ý nghĩa gì cả: Nó không giống như những chuyến đi hiện tại dọc theo giấy bạc! Dòng điện tích tụ một điện trường trong một lá, một lần nữa tạo ra dòng điện trong lá khác. Nhưng lĩnh vực này xuất hiện trên các lá, không dọc theo nó, vì vậy lời giải thích này không có ý nghĩa với tôi.

Vì vậy, ai đó có thể giải thích hiện tượng này cho tôi, tốt nhất là trong bối cảnh của cả tụ điện và tụ điện?

từ chối trách nhiệm: trong khi tôi đánh giá cao OP đã chấp nhận câu trả lời của tôi, thay vì câu trả lời (hiện tại) được bình chọn nhiều nhất từ ​​Peter Smith, hãy chắc chắn cũng đọc câu trả lời của anh ấy, vì nó rất rõ ràng và hữu ích. bấm vào đây!

Mũ gốm và mũ điện phân có những đặc điểm rất khác nhau, và được sử dụng cho những thứ rất khác nhau.

Mũ gốm có hàm lượng ESL rất thấp, thường là 100 pH cho gói nhỏ, hiện đại. Một nắp điện phân ESL lớn hơn thế nhiều.

Theo cách tương tự, điện dung nắp gốm thấp hơn nhiều so với nắp điện phân.

Hai sự thật này cùng nhau dẫn đến một sự khác biệt rất lớn về tần số cộng hưởng của nắp. Một nắp điện phân cộng hưởng ở một vài 100 Hz, trong khi một gốm tốt cộng hưởng ở một vài MHz.

Các nắp điện phân thường được sử dụng khi bạn xử lý các tần số thấp, chẳng hạn như làm mịn nguồn điện hoặc ứng dụng âm thanh.

Đồ gốm được sử dụng trong trường hợp bạn không thể thỏa hiệp với đáp ứng tần số, vì vậy, đối với các bộ lọc tần số cao hoặc để lọc ra việc cung cấp một thiết bị kỹ thuật số, tần số cao như bộ điều khiển vi mô.

Như bạn nói, mạch được làm bằng dây, thường dài hơn dây dẫn nắp. Điều này là đúng, và đó là lý do tại sao một nắp gốm thường được đặt cách điểm mà nó phải lọc / cung cấp vài mm. Một vài mm trên PCB, tùy thuộc vào chiều rộng theo dõi, dễ dàng có độ tự cảm 100 pH, do đó bạn đang nhân đôi những gì nắp được cung cấp.

Ở tần số cao, nắp không hoạt động như một điện trở, mà là một cuộn cảm, và trở kháng của nó tăng theo tần số.

Về nguồn gốc của cảm ứng đến từ đâu, tôi không chắc có thể nhận được một câu trả lời trực quan thỏa mãn hay không. Bạn nói rằng hiện tại không đi qua các lá, nhưng điều này không đúng. Chúng có cùng tiềm năng và hiện tại không đi dọc theo chúng chỉ ở DC. Điều gì xảy ra ở 1 MHz? Và 1 GHz? Một số hiện tại chắc chắn cũng chảy qua lá.

Gạch tốt hơn nhiều, chúng được xây dựng như một chiếc lược đôi:

liên kết đến nguồn

Theo cách này, "con đường dài nhất" ngắn hơn nhiều, do đó độ tự cảm ký sinh thấp hơn nhiều. Nếu bạn nhìn vào ESL cho gốm sứ, bạn sẽ thấy rằng con số này hầu như chỉ phụ thuộc vào kích thước gói, gói càng nhỏ, thì càng thấp.

Khi dòng điện chạy, theo định nghĩa sẽ có một từ trường xung quanh nó. Điều này dẫn đến việc tự cảm cho bất kỳ dây dẫn nào có dòng điện khác nhau.

Vì tụ điện có trở kháng thấp tại AC (số lượng chính xác phụ thuộc vào tần số), nên một tụ điện thực sự trông như thế này:

C1 là tụ điện danh định, R1 là điện trở nối tiếp tương đương , L1 là điện cảm dòng tương đương và R2 là điện trở rò.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Bạn sẽ lưu ý rằng bây giờ chúng ta có một mạch cộng hưởng loạt ẩm; bên dưới tự cộng hưởng nó là điện dung, tại cộng hưởng nó là điện trở và trên nó là quy nạp.

Giá trị của ESL phụ thuộc vào cả vật liệu và kích thước của thiết bị; đối với thiết bị hình học đảo ngược trong gói gắn trên bề mặt 0204, nó có thể thấp tới 300pH; một gốm sứ bề mặt 0402 điển hình là khoảng 680pH.

Đối với các thiết bị tách rời và ghép nối, vấn đề này trong một thế giới tốc độ cao.

Hãy làm một phép tính nhanh. Nếu tôi tách riêng một thiết bị có tốc độ chuyển đổi bên trong 200 picosecond (hoàn toàn không phổ biến và có các tạo tác tần số ở tốc độ 2,5 GHz) và tôi sử dụng thiết bị 0402 0,1uF, thì trở kháng thực tế là khoảng 4,3 ohms và nó là cảm ứng .

Bạn đã đọc chính xác; các tụ điện bây giờ hoạt động như một cuộn cảm.

Các loại vật liệu gắn trên bề mặt điển hình:

0402 680pH: 0603 khoảng 900pH: 0805 khoảng 1,2nH

Một bản nhạc 1 inch ở 4 thou (khá phổ biến) có khoảng 5nH độ tự cảm, để tham khảo. Đây là lý do các thiết bị tách rời cần phải rất gần với pin nguồn thực tế được tách rời. Một thiết bị thậm chí chỉ cách 1/2 inch ở các tần số này cũng có thể không tồn tại.

Độ tự cảm cho dấu vết PCB giả định rằng nó nằm trên một mặt phẳng; giá trị chính xác sẽ thay đổi dựa trên khoảng cách đến mặt phẳng (vì nó ảnh hưởng đến tổng đường trở về và thời gian khứ hồi). Tôi đã tìm thấy giá trị ở trên là điểm khởi đầu tốt (bảo thủ) cho các thiết kế PCB. Độ tự cảm thực tế đặc biệt phụ thuộc vào tổng khoảng cách đường dẫn hiện tại cho vòng lặp.

Vậy lý do để học tiếng Anh? Vật lý.