【技术】电源端口串联2个电容的作用
很多车载产品都会在电源正、负极之间串联两个小电容,如下图所示。所以它到底有什么作用呢?是早期设计错误,然后一直沿用,还是大有讲究?今天韬略科技将为大家讲解。
安全:增加耐压,防止短路过流起火
我们都知道,两个1000pF、50V的电容串联,等效电容减小到500pF,但是耐压会增加到100V。如果是12V的系统,那么过7637-5a测试的时候浪涌电压会达到87V,所以两个50V的电容串联之后耐压是100V也可以防止浪涌过压导致电容损坏,造成短路过流起火等故障。
有人说电容前面有大功率TVS可以把浪涌电压钳位到50V以内,但是大功率TVS动作是需要时间的,浪涌电压过来的一瞬间,大功率TVS还没有开始动作,电容就会直接承受浪涌的高电压。
值得一提的是, C1和C7串联,但是后面的电容C6并没有再串联一个电容,这种情况下C6会不会承受不住浪涌电压?
笔者认为可以从这个角度去分析:共模电感会有差模漏感,所以在U1和U2两个节点之间相当于还串联了一个差模电感。当浪涌过来的时候,假设大功率TVS还没动作,U1=87V,电感两端电压为UL,那U2=U1-UL,所以U2的电压是小于87V的,C6耐压50V就够用了,不跟跟前面一样做串联处理。这个思路跟多级浪涌防护是相似的。
EMC:高频滤波,减小差共模噪声
串联可以理解,那容值为什么是1000pF?又为什么选择0603的封装?滤的是差模还是共模噪声?
(1)1000pF容值:对于端口滤波而言,高频滤波一般最靠近接插件,因为高频噪声更容易通过传导和空间耦合跑出去,所以靠近接插件端口滤波,可以有效减少耦合。在共模电感L3两端接1000pF的电容,构成π型滤波,可以较好的滤除100MHz-200MHz左右的噪声。
(2)0603封装:对于电容而言,封装越大,寄生电感越大,自谐振频率就越低,就会影响到高频滤波特性,所以一般都会选择0603或者更小的封装。
(3)差模还是共模:我相信大部分人看到两个电容串联就会想到常见的Y电容滤共模噪声的电路(如下图所示),但是我们今天讨论的电路,两个电容中间并没有接地处理,也就达不到Y电容滤共模噪声的作用,只能滤除差模噪声。1000pF的电容和共模电感L3组合成了差共模高频滤波电路。
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