【技术】电容自谐振频率全解析

时间： 2021-07-31 来源：韬略科技

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电容是构成电路的基本器件之一，也是解决电磁兼容问题最有效、最经典的手段，但是很多时候也是造成电磁兼容问题的根源。为了使电容成为解决问题的有效手段，避免成为造成问题的原因，我们需要了解电容实际应用的一些特性。本篇我们学习电容重要特性之一的自谐振频率。

电容等效电路

对于交流信号来说（特别是频率越高的时候），电容由于寄生参数（结构、引线、布线等）的原因，不可能是一个理想的电容特性。电容在实际应用时的等效电路如下图，是等效电阻ESR、等效电感ESL、电容C是串联在一起，这是一个典型的RLC串联谐振电路。

图 1 等效电路

下图为RLC串联谐振电路的频率响应曲线，fs是电容的时间自谐振频率，是由下面的公式计算的：

公式 1

根据频响曲线可以看到，在直流或低频时，电容的自谐振频率，对电容特性本身的影响不大。但是当工作频率接近自谐振频率时，容抗会越来越小，即电容性越来越小（失去电容作用），渐渐地成为一个单纯的电阻（当工作频率在自谐振频率时）。当工作频率超过自谐振频率时，此时电容器相当于一个电感，也失去了电容作用。当电容不再是一个“电容”，这对于电容电路来说就失去了它本身的作用。所以对于自谐振频率来说，需要理解其对于电容本身的影响，这样才能避免在实际应用中“失误”。

图 2 频响曲线

根据自谐振频率计算公式，当电容量一定的情况下，等效电感ESL是很重要的因素。等效电感ESL过大会降低自谐振频率，也就是在特定的频率下，电容的作用会大大减小。

所以很多时候电容没有起到应有的作用。以及在某些情况下，电容串联使用（由于走线长，ESL增大），增大的ESL还会与其他电路产生谐振，出现不必要的干扰。在实际应用的时候，经常看到，当电路中一定需要一个大容量的电容的时候，通常会用几个小一点的电容并联。因为，这样会使总寄生电感减小。

结语

为了在实际应用中让电容发挥该有的作用，一方面我们需要控制ESL，比如引线和走线长度、避免串联使用情况和使用更小ESL电容器。另一方面，当工作频率较高，而电路又需要较大电容时，可以将多个小电容并联。并联后的总ESL会减小，从而拓宽应用频率范围。

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