使用LTspice表征电容器组

作者:steve knudtsen and gabino alonso
电容器组用于滤除噪声并提供能量存储,以实现快速负载瞬态响应。为了模拟dc/dc转换器的稳定性,需要电容器组的esr。如果仅将一种类型的电容器与多个电容器并联使用,则可以轻松做到这一点。如果在并联配置中使用许多不同类型的电容器,则很难做到这一点。利用ltspice,可以表征电容器组并提取关键参数。当使用ltpowercad工具进行稳定性分析时,这非常有用。

在下面的示意图中,五个不同的电容器并联。对于稳定性分析,需要将其建模为一个电容器。
运行仿真,阻抗如下图所示。这只是源电压除以源电流;v(n001)/i(v1)。
使用光标测量工具,网络的自谐振频率为243khz,阻抗幅度为–49.65db。重要的是要注意自谐振时的电容电抗的虚阻抗和感抗抵消,导致lc网络的esr是唯一的阻抗。求解以欧姆为单位的阻抗,得到的esr为3.29m ω。
关于代数的快速说明:
20log(x) = –49.65
log(x) = –2.4825
x = 0.00329
从这种阻抗方法中还可以获得其他一些见解。下图显示了两个电容器i(c3)和i(c4)中的电流与频率的函数关系。这在直觉上是显而易见的,但有助于量化。4.7μf 陶瓷电容器具有高达 2.3mhz 的低阻抗,而 330μf 电容器的电感性为 2.3mhz,与 4.7μf 电容器相比,具有更高的能量传输阻抗。
结论
通过使用ltspice来表征一组并联电容器的自谐振,可以很容易地确定等效esr。ltspice是一个强大的工具,它提供了一种简单的格式来定义问题,以及一个直观明显的图形解决方案,允许对复杂问题进行简单的分析。


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