钽电容

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钽电容范文第1篇

开关式电源，微处理器和数字电路应用的一个共同趋势是降低高频工作时的噪声。为了做到这一点，元器件必须具备低ESR(电阻率)、高电容和高可靠性。

钽电容器阳极的总体表面积，特别是其表面积与体积比，是确定其ESR值的关键参数之一，总表面积越大，ESR值越大。使用多阳极是大幅降低钽电容器ESR值的其中一种方法，其做法是在一个电容体中使用多个相同的电极材料。传统的做法

在高寿命和高可靠性应用中，二氧化锰电板极常规钽电容器仍然是一个普遍的选择。二氧化锰技术能提供极好的场性能和环境稳定性以及在很宽的电压范围如2.5～50V内提供高电阻率和热阻率，器件设计的运行温度在125℃以上。然而，与聚合物钽电容器相比，二氧化锰电极系统较高的ESR是一个缺点。

阳极选择

单一阳极技术成为标准通用型选择是由于其出色的性价比。多阳极设计可提供更低的ESR值，但其缺点是生产成本要高于单阳极解决方案。

使用标准的芯片集成工艺的槽式阳极设计是低ESR与低成本折中的一种结果。因此，槽式设计通常用于价格敏感同时要求低ESR的设计，而多阳极技术适合用于既要求低ESR更要求高可靠性的应用中，如电信基础设施、网络、服务器和军事/航空航天等应用。

除了上述差异，多阳极的概念有另两处优势。

(1)多阳极设计具有更好的散热性能，这意味着多阳极电容可以承载更高的持续电流；同理，多阳极电容对抗电流浪涌危害的能力也更强。

(2)相较于单一的阳极，多阳极电容的单位容积效率较低，这导致了一种假设，认为多阳极不能达到与单一阳极一样的CV(定电压因素)。事实上，薄的阳极实现起来更容易，并且更易被第二个二氧化锰电极系统穿透，使更高的CV得以利用，因此，多阳极电容器能达到同样甚至更高的CV水平。

常见多阳极类型

当今市场上常用的钽多阳极通常采用纵向排列3～5个阳极于一个电容体内的方法实现，如图1所示。这实际是从制造的角度来看的，如果从ESR的角度，此解决办法则不如横向布局，横向布局中更薄的平板阳极有望进一步减小ESR。

新的多阳极装置多阳极设计的费用随其阳极个数增长而成倍增长。目前大多数设计中使用的三阳极设计已接近成本与ESR的最佳优化比。

纵向设计的结构中，一个阳极通过电极银胶环氧树脂连接到第二个，再到另一个电极引线框。同样的做法被使用于标准的单阳极电容中，因此其制造技术与旧有的类似，无须为多阳极设计的新技术环节追加很多额外投资。

另一方面，横向设计需要为阳极之间的连接产生新的解决方法，这直接导致了代价高昂的技术修改。因此，迄今为止这种设计并没有被用于单一多阳极电容的批量生产。横向的设计更经常使用于一些特殊应用中，方式是通过焊接或跳汰系统，将两个或两个以上完整的电容器叠加到阵列或模块中。

横向和纵向结构两者ESR性能之间的差异如图2所示。这个例子是基于对D类电容器的理论计算，图2表明，两阳极横向结构与三阳极系统的纵向结构的ESR值相似。然而，相对而言横向结构在ESR上性价比优势更显著。

相比横向结构，纵向设计在缩减高度上受限制更大，目前的电容器高度一般在3.5～4.5mm。今天，这一因素更显重要，甚至在有如电信基础设施、军事等应用中，电子产品的小型化也正成为一个考验，这在过去是不曾有的。

利用两个阳极横向“镜像”结构，研究人员已经开发出一种新型的多阳极结构。镜像结构使用改良的引线框形状，引线框定位于两阳极中间。这种结构解决了电极横向排列的连接问题，并使工艺改装费用下降到了可接受的水平。

两阳极镜像设计的ESR性能稍逊色于三阳极纵向结构的效果，但它制造起来更便宜。镜像设计的主要好处在于，它使多阳极电容器的高度减小，最低下降到3.1mm。

利用镜像设计的其他优点是，其对称的布局有助于减少自感(ESL)。对称的结构对电感回路作了部分补偿，有利于将ESL降低至采用经典引线框设计的方案之下。

一个D类单阳极设计的ESL值为2.4nH，典型值为2.1nH左右。镜像设计的ESL值约lnH为常规设计的一半。这会将镜像多阳极的共振频率升至更高值，如图3所示。

镜像结构如果使用更薄的阳极，电容将随频率下降至更低。镜像设计的共振频率改变，其原因是目前一般的DC/DC转换器其开关频率的工作范围(250～500kH)会因降低ESL而显著升高。

钽电容范文第2篇

1、电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件，英文名称capacitor，电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面；

2、任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体间都构成一个电容器；

3、电容的主要物理特征是储存电荷，由于电荷的储存意味着能的储存，因此也可说电容器是一个储能元件，确切的说是储存电能，两个平行的金属板即构成一个电容器；

钽电容范文第3篇

关键词：电力电容器；无功补偿；熔丝

中图分类号：TM53文献标识码：A文章编号：

前言:变电站高压电力电容器是无功补偿的主要设备，相对于其它高压设备，其绝缘较为薄弱，在运行中容易发牛内部故障，不仅影响电容器的可用率，而且增加维护工作量。变电站高压电力电容器的运行可靠性与电容器的质量有关，同时也与电容器的选型、运行状态和装置的设计方式密切相关。

1、电力电容器选用

当前投入运行的自动补偿设备可按装置阻抗特性分为两大类：固定阻抗型和可变阻抗型。可变阻抗型：如SVC、STATCOM等技术先进、响应速度快、补偿精度高，但因投资较大，用户特别是电力系统外的一般企业用户较少采用。固定阻抗型：如分组电容器自动补偿装置随着自动控制技术的发展，装置性能显著提高，亦能够较好地满足系统电压无功自动综合控制的要求，并且简单经济，得到了用户的广泛认可，是目前变电站10kV无功自动补偿的主要方式，220kV、110kV变电站推荐优先选用10kV电容器分组电容器自动补偿装置。

220kV、110kV变电站无功补偿设备优先选用框架式电容器组，不用集合式电容器。集合式电容器虽然有着占地空间小、带电部位外露极少、外壳不带电等优点，但集合式电容器有可能会因内部电容单元击穿而造成三相电容量不平衡，进而导致跳闸，且一旦出现故障，整台停运，补偿容量损失大，在现场不能更换大箱体内的故障电容器，需返厂修理，引起的电容器组停运时间较长，对系统电压影响较大。集合式电容器采用的绝缘油品种繁多，给运行维护带来很大的不便，补充检修或渗漏导致的缺油变得非常困难。运行经验表明，运行中的集合式电容器大油箱绝缘击穿电压的降低与目前油保护的方式有很大关系。集合式电容器普遍使用的是呼吸器，并且是高悬在油枕旁边，运行维护不方便。因此，从满足电网安全运行的角度看，变电站无功补偿设备应优先选用框架式电容器组。

2、电容器等容分组和不等容分组

自动跟踪补偿把一定容量的电容器分成多组，自动跟踪负荷的变化投切电容器组数来调整投入电容的容量，尽可能的使无功随时平衡。很显然分组的多少，投入电容器的容量变化梯度大小影响跟踪效果。分组越多，容量变化梯度越小跟踪效果越好，补偿精度越高。电容器的分组有等容分组和比容分组两种。

等容分组就是把一定容量的电容器Q平均分成多组，每组的容量就是电容器的调整容量变化梯度，大小为Q/n，组数就是调整的级数。以等容分组5组为例，变化梯度为Q/5，调整级数共5级，连续投入和连续切除如图（1）所示：

图（1）

不等容分组是把一定容量的电容器按一定的比例分组，然后各比值容量组合，组合出多级等梯度可调变化容量。不等容分组分为等比分组和差比分组两种。以差比分组3组为例，分组时比例通常为1:2:4，变化梯度为Q/7，调整级数共7级，连续投入和连续切除如图（2）所示：投切有间断。

图（2）

等容分组和不等容分组的比较：

2.1等容分组的分组数就是电容器投切的级数；比容分组的分组数通过组合可以组合出较多的级数。

2.2等容分组投切电容器是连续递增或连续递减，对电网冲击小；比容分组投切电容器是不连续的有间断，对电网冲击大，容易造成电压波动。

2.3 等容分组投切电容器可以循环投切（先投先切）开关和电容器均衡使用；比容分组投切电容器只能按组合规律投切，开关和电容器不能均衡使用。

2.4 两种分组方式相比较，同样条件下等容分组投切电容器次数少，比容分组投切电容器次数多开关动较频繁。

综上所述，比容分组虽然能用较少的分组获得较多的投切级数，但开关和电容器的故障率远高于等容分组的装置，而且投切电容器时电压波动大。因此，220kV、110kV变电站优先选用电容器等容分组。

3、内熔丝与外熔丝

内熔丝是内熔丝电容器的限流装置。每一个电容器元件都串联一个内熔丝，当任一元件发生故障引起短路时，与其串联的熔丝动作，使此元件瞬间及时与线路脱离，电容器减少一只元件，其相应的电容变化很小，只有1∼2%，可以忽略不计，并且其它电容器上的过电压增量非常小，故不会对系统造成影响。同时也避免了经常更换电容器之苦，降低运行和维护成本。由于电容器内部有内熔丝隔离层，故不会发生内熔丝群爆现象。采用内熔丝技术可使电容器单台容量做得很大，从而使电容器组更加紧凑，占地面积减小。

内熔丝电容器 外熔丝电容器

外熔丝是单台电容器内部元件短路故障（包括引线对外壳的短路故障）的保护器件。一只元件损坏短路整个并联段。由公式I=UωC可知，当电容量(C)增大时，电流(I)随之增大，直到外熔丝断开，一旦外熔丝断开，电容量损失大。电容器组装设外熔丝，从运行情况的统计，外熔丝非常容易被腐蚀，并且很容易误动，质量和性能存在不稳定的问题；新安装的熔断器安装角度和熔丝拉紧度不易控制，受施工质量影响较大。而且当电容器组每相（臂）的串联段数等于或大于3时，外熔丝不能可靠保护内部元件故障（包括极对壳故障）。

综上所述，220kV、110kV变电站电容器优先选用内熔丝作为电容器的保护器件。

4、电容器额定电压的选择和运行电压控制

在并联电容器装置设计中，正确地选择电容器的额定电压十分重要。并联电容器额定电压的安全裕度若取值过大，就会出现过大的容量亏损；额定电压取值过小，则容易发生故障。为达到经济和安全运行的目的，选择并联电容器额定电压应考虑下列因素：

a)并联电容接入电网处的实际运行电压，尽可能使电容器的额定容量得到充分利用，不应过载运行；

b)并联电容器在运行中承受的长期工频过电压应不大于电容器额定电压的1.1倍，持续运行电压不大于电容器额定电压的1.05倍；

c)接入串联电抗器后会引起并联电容器运行电压升高，但不造成对电容器绝缘的危害。接入串联电抗器后，并联电容器运行电压按下式计算：

(1)

式中：为单台电容器的运行电压；为并联电容器装置的母线运行电压； S为电容器组每相的串联段数；K为电抗率。

根据220kV、110kV变电站的运行数据，10kV母线的运行电压的平均值约为10.5kV，故并联电容器装置的母线运行电压为10.5kV，本工程中电抗率选5%，电容器组每相的串联段数为1，根据公式(1)，单台电容器的运行电压为6.38kV,具体计算如下：

5、结语

提高电力电容器运行可靠性需要选用品质良好的电容器产品，同时还应注意电容器的选型、设计、运行电压控制等影响电力电容器安全运行的因素，采取有效的预防措施和方法，以保障电力系统设备安全、经济运行。

参 考 文 献：

[1]於益军，陆杏全．电容器调节配电系统电压[J]．电力系统自动化，

2000．24(4)：64―66．

[2]房金兰．全膜介质高压并联电容器在我国的发展[J]．电力电容器，2000，(1)．

[3]林俊陆．电力电容器的维护与运行管理 广东科技2008(22)．

钽电容范文第4篇

GTX550Ti和GTX560Ti一样，拥有Ti“钛”的命名后续，可知GTX550Ti是继GTX560Ti之后的又一重要产品。该产品的最大亮点在于低功耗以及高频率，性能上高于前代猛将GTS250，核心规格同样高于前者。GTX550Ti的默认频率高达900MHz，晶体管频率已近接近同代A卡的核心频率，可见NVIDIA在晶体管设计上，做了不少优化。相对于前代产品GTS250，G92默认频率为772MHz，差距尤为明显。

G92只有128个流处理器单元，而GTX550Ti的单元增加到192个，规格上有大幅提升。显存频率设定上，GTX550Ti默认设置为4100MHz，高于GTX460的3600MHz。市场定位上看，GF116是NVIDIA进入第二代DX11产品的第三款核心，前者分别是GF110和GF114紧跟其后的是GF116。GF116是取代前核心G92，并且接替第二代DX11产品GTS450。经过优化后的核心在漏电以及功耗控制上都表现出色，而且发热量也降低了不少，因此在烤机时并不会出现温度过高。

本次PK的两块非公版显卡分别来自影驰和七彩虹的巅峰之作，它们是影驰的玩家荣耀HOF，以及iGame的“鲨鱼”仿生学设计。两者均为市面上同类产品的佼佼者， 因此笔者把它们拿出来进行比较。

PK前夕的寂静

影驰名人堂（笔者译玩家荣耀）Hall of Fame简介

名人堂Hall of Fame是影驰最近推出的系列，该产品定位最顶级的玩家应用，面向高端玩家以及极限超频的用户，因此在做工上不惜成本。本着一切皆为性能的理念，该系列的设计要求做到各项指标达到极致。

影驰GTX550Ti HOF参数设定十分高，核心频率默认达到1000MHz，已经接近GF116芯片设计的极限。显存设定也达到了4600MHz，比公版高出12%，为GPU核心提供更高的带宽。

该显卡的设计优势是追求全方位的突出，因此显卡无论在做工、显存、默认频率、散热、供电等都做到极致。PCB设计上，显卡较为突出地使用了白色的设计，在板卡设计上是十分罕见的，也表明了显卡在内涵以及外观上都十分突出。

用料以及电路设计是显卡最突出的地方。影驰GTX550Ti HOF在供电设计上远远超越了其他同类产品。其中显卡的供电设计尤为奢华，采用6+2相夸张设计，做工上甚至超越公版的顶级显卡。每相的设计采用3枚超低阻值的MOS管，末端的滤波电容采用了大量的钽电容以及陶瓷电容。电感器采用顶级公版卡才使用的R12配件。

iGame 鲨鱼系列简介

iGame鲨鱼系列首次出现于七彩虹的iGame GTX460上，该设计采用了仿生鲨鱼动力学来改造显卡的整体散热系统，让其效能达到一个新的高度。同时造型也十分酷炫，吸引了大批追捧的玩家。鲨鱼系列显卡的两大亮点，分别在于它的非对称风扇以及鲨鱼呼吸构造的散热器。非对称的设计，可以减少风扇在运转时切割空气所产生的噪音，同时由于扇叶遵循流体力学设计，因此在降低噪音的同时可以增加15%的送风量。

钽电容范文第5篇

关键词：电源完整性；高速电路；信号完整性；HyperLynx

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：2095-8412(2016)02-226-04

引言

电子元器件朝着微型化、高集成度、多功能化的方向发展，其瞬态切换功率越来越高，工作电压越来越低，噪音裕量变小，相应的PCB板整体电路设计密度更高，速度更快，对电源的要求更加苛刻。在设计复杂程度提高的同时，设计整体PCB整体电路时，势必遇到越来越多影响电源稳定性的各种干扰因素，且目前的信号完整性仿真都是建立在电源系统绝对稳定基础之上的。所以在互连设计时，进行电源完整性分析已成为必然。目前支持仿真的软件有很多，本文主要利用Mentor公司的HyperLynx进行仿真设计。

1电源完整性分析

电源完整性分析的主要目标就是能够给芯片电路提供干净的电源，消除电源噪声对芯片输出信号的影响。电源噪声对芯片的影响，会引起输出信号的逻辑错误或者产生时序问题。此外，电源地网络和信号网络不是独立的，而是紧紧耦合在一起的。所以电源地的噪声还会通过耦合影响信号线，或者辐射到外面，会产生EMI、EMC的问题等等[1]。一个电源供给系统（PDS）由电压调整器VRM、BULK电容、高频退耦电容、电源地平面四个对象构成[2]。一个理想的电源系统其等效阻抗应该为零，即在平面任何地方的电位应该保持稳定不变的，但是在实际运用中存在很大的噪声干扰，甚至有可能影响系统的正常工作。因此电源完整性分析的核心就是设计整个电源供给网络或者其中的一部分，在感兴趣的频率范围内降低整个网络的阻抗，使得电源地网络产生的噪声最小，而电源地网络设计一个主要参数就是目标阻抗，它的定义为：其中Power_Supply_Voltage为电源网络的供电电压，Allowed_Ripple为该网络允许的最大纹波，Current为通过的电流值。当前解决电源完整性首先要合理设计PCB叠层，在电源层和地层大面积铺铜，提供低阻抗的路径。对于由于芯片本身内部引起的电源问题最有效的途径就是合理的布置去耦电容[3]。因此解决电源完整性问题的关键应该是选择合适的电容、在合理的位置摆放这些电容，使PDS阻抗在系统的工作频率范围内小于目标阻抗。

2仿真分析流程

2.1系统简介

以目前设计的一高速采集系统为例来详细阐述仿真分析的流程。该系统采用高速ADC、高端FPGA以及高速光纤模块为硬件平台来实现数据的采集传输。系统功能框图如图1所示。

2.2电源完整性仿真

运用HyperLynx内嵌的功能模块PI来进行电源完整性仿真[4]。PI模块仿真方式分为集总参数仿真和分布参数仿真。集总参数仿真即把整个电源平面看成一个集成点，而分布参数仿真采用频点扫描，可选择要仿真的管脚，看管脚之间的交互影响。一般我们在进行电源Net仿真时，选择集总参数对整个网络进行阻抗分析更加有效。集总参数仿真也可导出到预分析环境中进行增减电容，替换电容，改变安装方式，改变叠层等What-If分析方法来进行该供电网络的PCB优化设计。首先设置板级的分析数据库，将PCB板图设计数据直接读入，确定板材材料，明确PCB叠层关系，设置各电源网络的直流电压，导入去耦电容模型或设置去耦电容参数包括ESR和ESL。根据设计要求确定电源平面的噪声容限，一般按照电源网络的5%来定义，最大动态电流一般按照芯片工作最大电流的50%来计算要仿真的电源网络目标阻抗。先对FPGA中关键的内核电压进行仿真。通常用钽电容来进行板级低频段去耦，可以用几个或多个电容并联以减小等效串联电感。在高频段，把去耦的频率范围分成3到4个频段。在本系统中FPGA实际工作频率为300MHz，在低频段选择多个470uf的钽电容并联，然后高频段要考虑利用多个陶瓷小电容并联简单有效的减小阻抗，同时容值间隔不能太大，要有效控制反谐振点阻抗的幅度。通过计算，我们可以选择2.2uf和0.1uf的电容组合为该电源网络高频段进行去耦设计。图2为FPGA内核电压网络频率—目标阻抗曲线图，从图中可以在为300MHz时，最大的阻抗为0.071124，即纹波电压最大为71mv。在实际设计时允许阻抗在目标阻抗线上一点，因为仿真的时候没有考虑芯片本身内部的滤波设计。因此可以看出电容设计基本上是可以满足阻抗设计要求的。同时还可对电源平面可进行压降和电流密度的仿真，防止器件出现失效过大的电压降，导致器件逻辑出错；或因过高的电流密度导致PCB损坏。从图3可以看出，该电源网络最大压降为0.4mv，表层最高电流密度为14.7A/mm2，是能够满足设计要求的。

2.3信号完整性仿真

根据上一章节对电源完整性仿真的结果，同时可以对主要网络的信号完整性进行仿真，从而更直接的验证电源完整性设计的合理性。对于本系统电路来说，由于要实现带宽400MHz的中频采样，后期传输速率很大，因此要着重关注光纤数据的传输。选取其中一对光纤输出差分线，导入到前仿真中，然后提取过孔的S参数模型，如图4所示。图5为传输速度为8Gbps的数据传输眼图仿真结果，眼图过渡良好，眼部充分张开，说明接收器侧的FPGA可以轻松地解读数据，能够很好的实现8Gbps的数据传输。

3实际测试结果

在本系统实际测试中，运用光缆实现测试数据自回环，通过计算机端的FPGA逻辑分析软件Vivado来观察光模块的工作状态。测试结果如图6所示，可以看出光模块可以很好的实现8Gsps的数据传输，无误码出现。

4结束语

本文简要的介绍了利用电路仿真工具进行电源完整性以及信号完整性仿真的方法和流程，并结合项目中的电路设计进行仿真，并对结果进行了验证。实践证明：通过软件对电路PCB板进行电源完整性以及关键信号线进行仿真，可以有效的缩短设计的周期，降低设计的难度，提高设计的可靠性。

参考文献

高性能PCB的SI/PI和EMI/EMC仿真设计Ansoft培训手册.

申伟,唐万明,王杨.高速PCB的电源完整性分析[J].现代电子技术,2009,311(24):213-218.

(美)伯格丁(Bogatin,E.)著.李玉山等译.信号完整性分析[M].北京:电子工业出版社,2005.

张海风等编著.HyperLynx仿真与PCB设计[M].北京:机械工业出版社，2005.堵军,高辉,