使用LTspice表征電容器組

作者：Steve Knudtsen and Gabino Alonso

電容器組用于濾除噪聲并提供能量存儲(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。為了模擬DC/DC轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性，需要電容器組的ESR。如果僅將一種類(lèi)型的電容器與多個(gè)電容器并聯(lián)使用，則可以輕松做到這一點(diǎn)。如果在并聯(lián)配置中使用許多不同類(lèi)型的電容器，則很難做到這一點(diǎn)。利用LTspice，可以表征電容器組并提取關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)使用LTpowerCAD工具進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，這非常有用。

例

在下面的示意圖中，五個(gè)不同的電容器并聯(lián)。對(duì)于穩(wěn)定性分析，需要將其建模為一個(gè)電容器。

運(yùn)行仿真，阻抗如下圖所示。這只是源電壓除以源電流;V（n001）/I（V1）。

使用光標(biāo)測(cè)量工具，網(wǎng)絡(luò)的自諧振頻率為243KHz，阻抗幅度為–49.65dB。重要的是要注意自諧振時(shí)的電容電抗的虛阻抗和感抗抵消，導(dǎo)致LC網(wǎng)絡(luò)的ESR是唯一的阻抗。求解以歐姆為單位的阻抗，得到的ESR為3.29m Ω。

關(guān)于代數(shù)的快速說(shuō)明：
20log（x） = –49.65
log（x） = –2.4825
x = 0.00329

從這種阻抗方法中還可以獲得其他一些見(jiàn)解。下圖顯示了兩個(gè)電容器I（C3）和I（C4）中的電流與頻率的函數(shù)關(guān)系。這在直覺(jué)上是顯而易見(jiàn)的，但有助于量化。4.7μF 陶瓷電容器具有高達(dá) 2.3MHz 的低阻抗，而 330μF 電容器的電感性為 2.3MHz，與 4.7μF 電容器相比，具有更高的能量傳輸阻抗。

結(jié)論

通過(guò)使用LTspice來(lái)表征一組并聯(lián)電容器的自諧振，可以很容易地確定等效ESR。LTspice是一個(gè)強(qiáng)大的工具，它提供了一種簡(jiǎn)單的格式來(lái)定義問(wèn)題，以及一個(gè)直觀(guān)明顯的圖形解決方案，允許對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

審核編輯：郭婷