任何的EMC及電子電路的可靠性設計疑難雜癥；先分析再設計才是高性價比的設計！

更多設計應用實踐及技術交流；請關注阿杜老師！一鍵三連！

1.電容器的并聯

       有效的容性去耦是通過在PCB上適當位置放置電容器來實現的。在實際應用中，兩個電容并聯使用能提供更寬的抑制帶寬。

不同容值電容并聯克服非理想特性

      如上圖所示，采用一個大電容和一個小電容比如0.1uF和100pF兩個去耦電容單獨使用和并聯使用的曲線。由圖可知，當不同電容器并聯使用時，出現了一個例外的情況。假如，0.1uF電容器的自諧振頻率為15MHz,100pF電容的自諧振頻率是150MHz。在100MHz以上，并聯電容的結合阻抗有一個很大的上升，那是因為在100MHz以上，0.1uF電容變成了感性，而100pF電容仍為容性，這樣在這個頻率頻率范圍內形成了一個并聯諧振LC電路。

不同容值并聯電容的諧振

      如上圖所示，采用兩個不同電容并聯時，在諧振時既有電感也有電容，因此會有一個反共諧振點，在這些諧振點周圍，并聯電容表現的阻抗要大于它們單個使用時的阻抗，如果在這個點附近要滿足EMI要求，這就是一個不合適的位置。因此，兩個并聯電容必須要有不同的數量級。比如0.1uF和0.001uF或者容值相差100倍以上的關系，可以達到最佳的效果。容值相差100倍以上是為了讓反共諧振頻率范圍變得更窄一些。

      為了優化并聯去耦的效果，也需要減小電容內的引線電感。同時，當電容裝到PCB上時會有一定值得走線電感存在。注：這個線長包括連接電容器到平面的過孔的長度。并聯去耦電容的PCB走線越短，去耦效果就越好。

       另外，兩個相同容值的電容器并聯也可以提高去耦的效果和頻率，這是因為電容器并聯后等效的串聯電阻ESR和等效串聯電感ESL減小，對于多個同樣同樣值的電容器比如數量為n,采用并聯方式使用后，等效電容變為n·C,等效電感變為L/n，等效電阻變為R/n，但諧振頻率不變。同時，從能量的角度考慮，多個電容器的并聯能向被去耦的器件提供更多的能量。

      在使用并聯電容器的應用時注意：

      1）采用相同值的并聯電容器將增加凈電容，降低ESL和ESR。減少ESL和ESR是最重要的性質。好的設計，噪聲優化會達到6dB的改進（用多個較小的電容器取代一個電容器）。

       2）如果電容值是不同的，反共振頻率點將會發生。進行設計選擇電容值時，使反共振不會發生在產生的信號的諧波，即開關或過渡頻率點。

2.電容受溫度的影響

     由于電容中的介質參數受到溫度變化的影響，因此電容器的電容值也隨著溫度變化。不同介質隨溫度變化的規律不同，有些電容器的容量當溫度升高時會減小70%以上，常用的濾波電容為瓷介質電容，瓷介質電容器有超穩定型，比如COG或NPO;穩定型,比如X7R;通用型，比如Y5V或Z5U共三種。不同介質的電容器的溫度特性如下圖所示。

不同介質電容器的溫度特性

      如圖所示，COG電容器的容量幾乎隨溫度沒有變化，X7R電容器的容量在額定工作溫度范圍變化在12%以下，Y5V電容器的容量在額定工作溫度范圍內變化70%以上。這些特性是需要注意的，否則會出現濾波性能在高溫或低溫時性能變化而導致產品及設備產生電磁兼容問題。

     COG介質雖然穩定，但介質常數較低，一般為10～100，因此當體積較小時，容量較小。X7R的介質常數高很多，為2000～4000，因此較小的體積也能產生較大的電容，Y5V的介質常數最高，為5000～25000。

     在設計應用時，設計工程師通常選用電容器時，片面追求電容器的體積小，這種電容器的介質雖然具有較高的介質常數，但溫度穩定性會很差，從而導致產品及設備溫度特性變差。這在選用電容器時要特別注意，特別是在軍用設備中。

3.電容受電壓的影響

     電容器的電容量不僅隨著溫度變化，還會隨著工作電壓變化，這一點在實際的電路設計應用中也要注意。不同介質材料的電容器的電壓特性如下圖所示。

電容器的電壓特性

      如圖所示，X7R電容器在額定電壓狀態下，其容量降為原始值的70%，而Y5V電容器的容量降為原始值的30%。了解這個特性后，在選用電容時要在電壓或電容容量上留出余量，否則在額定工作電壓狀態下，濾波器會達不到預期的效果。

      綜合考慮溫度和電壓的影響時，電容的變化如下圖所示。

電容器件的溫度/電壓特性

      電容器的本體外表面上通常會標示出電容容量值，稱為電容器的標稱容量。標稱容量與實際容量之間的偏差與標稱容量之比的百分數稱為電容器件的允許誤差。常用電容器件的允許誤差有±0.5%、±1%、±5%、±10%、±20%。

     電容器在使用時，允許加在其兩端的最大電壓值稱為工作電壓，也稱為耐壓或額定工作電壓。使用時，外加電壓最大值一定要小于電容器件的額定工作電壓，通常推薦外加電壓應在額定工作電壓的2/3以下。

    電容器的絕緣電阻表征電容器的漏電性能，在數值上等于加在電容器兩端的電壓除以漏電流，絕緣電阻越大，漏電流越小，電容器件質量越好。品質優良的電容器件具有較高的絕緣電阻，一般在兆歐級別以上。電解電容器的絕緣電阻一般比較低，漏電流較大。

     注意：電容器件產生的干擾噪聲問題。當電容器件使用不當會造成噪聲源。比如電解電容器件用作電源濾波或脈沖耦合電容。在處理微小信號的電路中，這些電容會因為漏電或其它原因比如溫度變化，而形成新的噪聲源。再比如，在開關電源中的高壓MOSFET器件等輸入阻抗電路的旁路電容，若容量發生變化，也會產生噪聲。

作者簡介:杜佐兵       

電磁兼容（EMC）線上&線下高級講師

杜佐兵老師在電子行業從業近20年，是國家電工委員會高級注冊EMC工程師，武漢大學光電工程學院、光電子半導體激光技術專家。目前專注于電子產品的電磁兼容設計、開關電源及LED背光驅動設計。