실제로 커패시터의 직렬 인덕턴스를 일으키는 원인은 무엇입니까?

고주파 애플리케이션을위한 커패시터 선택에 대한 일부 연구를 통해 동등한 직렬 인덕턴스 개념이 많이 등장합니다. 분명히 모든 커패시터에는 부품의 커패시턴스와 직렬로 나타나는이 기생 인덕턴스가 있습니다. ESL이 높으면 고주파수에서이 유도 성 리액턴스는 용량 성 리액턴스를 상쇄 할 수 있으며 캡은 본질적으로 DC를 차단하는 저항의 역할을합니다.

그러나 ESL이 왜 그렇게 중요한가? 물론 캡에는 와이어가 있지만 나머지 회로에는 훨씬 더 많은 와이어가 있으므로 짧은 부품 리드보다 훨씬 큰 기생 인덕턴스가 있다고 생각합니다. 그렇지 않으면 뚜껑은 그 사이에 유전체가있는 판이므로 ESL에 대해 너무 걱정하게 만드는 것은 무엇입니까?

전해 콘덴서에 관해서는 한 가지 설명을 찾았습니다. 캡이 기본적으로 긴 롤 포일 롤이기 때문에 포일 롤이 코일처럼 작동하기 때문에 인덕턴스가 많이 있다고 설명했습니다. 그러나 나는 이것이 전혀 의미가 없다고 생각합니다 : 현재 호일을 따라 여행 하는 것과는 다릅니다! 전류는 한 포일에 전기장을 형성하고 다른 포일에 전류를 생성합니다. 그러나이 필드가 나타납니다 걸쳐 하지, 호일 함께 이 설명은 나에게 아무 의미하므로, 그것은.

그렇다면 누군가 가이 현상을 세라믹과 전해 커패시터의 맥락에서 나에게 설명 할 수 있습니까?

면책 조항 : Peter Smith의 (현재) 가장 많이 투표 된 답변 대신 OP가 내 답변을 수락했음을 인정하지만 매우 명확하고 도움이되므로 그의 의견도 읽으십시오. 여기를 클릭하십시오!

세라믹 캡과 전해 캡은 특성이 매우 다르며 매우 다른 용도로 사용됩니다.

세라믹 캡은 ESL이 매우 낮으며, 일반적으로 크기가 작고 현대적인 패키지의 경우 몇 가지 pH입니다. 전해 캡 ESL은 그보다 훨씬 큽니다.

유사한 방식으로, 세라믹 캡 캐패시턴스는 전해 캡보다 훨씬 낮다.

이 두 가지 사실을 종합하면 캡의 공진 주파수에 큰 차이가 생깁니다. 전해 캡은 수백 Hz에서 공진하는 반면, 우수한 세라믹은 수 MHz에서 공진합니다.

전해 캡은 일반적으로 전원 공급 장치 평활화 또는 오디오 응용과 같은 낮은 주파수를 처리 할 때 사용됩니다.

세라믹은 주파수 응답을 훼손 할 수없는 곳에서 사용되므로 고주파 필터 또는 마이크로 컨트롤러와 같은 디지털 고주파 장치의 공급을 걸러냅니다.

당신이 말했듯이, 회로는 전선으로 만들어지며 일반적으로 캡 리드보다 길다. 이것이 사실이므로 세라믹 캡이 일반적으로 필터링 / 공급해야하는 지점에서 몇 mm 떨어진 곳에 배치됩니다. 트랙 폭에 따라 PCB에서 몇 mm는 쉽게 100 pH의 인덕턴스이므로 캡이 제공하는 것을 두 배로 늘립니다.

고주파수에서 캡은 저항이 아니라 인덕터 역할을하며 임피던스는 주파수에 따라 증가합니다.

인덕턴스의 출처에 대해 직관적으로 만족스러운 답변을 얻을 수 있는지 확실하지 않습니다. 당신은 전류가 포일을 가로 질러 움직이지 않는다고 말하지만 이것은 사실이 아닙니다. 그것들은 동일한 전위에 있으며 전류는 DC에서만 그들을 따라 이동하지 않습니다. 1MHz에서 어떻게됩니까? 그리고 1GHz? 호일에도 약간의 전류가 흐르고 있습니다.

세라믹은 훨씬 낫습니다. 더블 빗처럼 만들어졌습니다.

소스로 연결

이러한 방식으로 "가장 긴 경로"가 훨씬 짧아서 기생 인덕턴스가 훨씬 낮아집니다. 세라믹의 ESL을 살펴보면 수치는 거의 패키지 크기에만 의존하고 패키지는 작을수록 ESL은 낮아짐을 알 수 있습니다.

전류가 흐를 때, 그 주변에는 자기장 이 정의 되어 있습니다. 이로 인해 전류가 변하는 도체에 대한 자기 인덕턴스 가 발생합니다.

커패시터는 AC에서 낮은 임피던스 (정확한 양은 물론 주파수에 따라 다름)이므로 실제 커패시터는 다음과 같습니다.

C1은 공칭 커패시터, R1은 등가 직렬 저항 , L1은 등가 직렬 인덕턴스 , R2는 누설 저항입니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

우리는 이제 감쇠 직렬 공진 회로를 가지고 있음을 알 수 있습니다. 자기 공명 이하에서는 용량 성이고, 공명에서는 저항성이며, 그 이상에서는 유도 성입니다.

ESL의 가치는 재료와 장치의 크기에 따라 다릅니다. 0204 표면 실장 패키지 의 역 기하 장치의 경우 300pH만큼 낮을 수 있습니다. 전형적인 0402 표면 실장 세라믹은 약 680pH입니다.

디커플링 및 커플 링 장치의 경우 이것은 고속 세계에서 중요합니다.

빠른 계산을 해보자. 내부 스위칭 속도가 200 피코 초 (일반적으로 드문 것은 아니고 2.5GHz에서 주파수 아티팩트가있는)의 디바이스를 분리하고 0402 0.1uF 디바이스를 사용하는 경우 실제 임피던스는 약 4.3 옴이며 유도 성 입니다.

당신은 그것을 올바르게 읽었습니다. 커패시터는 이제 인덕터로 작동합니다.

일반적인 표면 실장 ESL :

0402 680pH : 0603 약 900pH : 0805 약 1.2nH

4 thou (quite common)의 1 인치 트랙은 참고로 약 5nH의 인덕턴스를가집니다. 이것이 디커플링 장치가 분리되는 실제 전원 핀에 너무 가까워 야하는 이유입니다. 이 주파수에서 1/2 인치 정도 떨어져있는 장치도 존재하지 않을 수 있습니다.

PCB 트레이스의 인덕턴스는 평면 위에 있다고 가정합니다. 정확한 값은 비행기까지의 거리에 따라 달라집니다 (총 왕복 경로 및 왕복 시간에 영향을 미치기 때문). 위의 값이 PCB 설계의 좋은 (보수적) 시작점이라는 것을 알았습니다. 실제 인덕턴스는 루프의 총 전류 경로 거리에 따라 다릅니다.

ESL의 이유는 무엇입니까? 물리학.