| 在過去的3年半時(shí)間里,微處理器電流已經(jīng)增加了5倍,而等效串聯(lián)電阻(ESR)降低了7倍。下一代微處理器承諾將擁有更低的電壓和增強(qiáng)的供應(yīng)電流,同時(shí)將需要擁有低ESR的更高值電容器。 為滿足不斷變化的需求,電容器制造商必須每一年半就使ESR減半,未來的微處理器需要等效串聯(lián)電阻小于10mΩ的電容器.  QuadTech公司的1930型電容測量儀器能夠滿足元件技術(shù)進(jìn)步對于測試和測量提出的挑戰(zhàn) 另一個(gè)方面,現(xiàn)代電池技術(shù)的改進(jìn)已經(jīng)使得電池在縮小尺寸的同時(shí)不會(huì)減小容量,為滿足消費(fèi)者對于電池壽命較長的移動(dòng)電子產(chǎn)品的需求,設(shè)計(jì)者已經(jīng)使得系統(tǒng)變得更加有效。 測量需要考慮的問題 對于任何一種形式的測量,當(dāng)測量參數(shù)變得非常小或非常大時(shí)測量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性都會(huì)成為問題。低ESR測量同其他任何極低阻抗測量一樣需要注意誤差源的減少,包括被測量裝置四端連接引起的誤差。 接觸電阻是低阻抗測量中的一個(gè)主要誤差源。當(dāng)ESR值減小時(shí),即使1mΩ的變化都十分明顯,因此,保持最大化的接觸區(qū)域﹑清潔接觸和連接裝置的正確放置就顯得更加重要。 通過噪音和相干信號(hào)的差分耦合可以減少外部的電干擾,這將改善測量的質(zhì)量和可重復(fù)性。將激勵(lì)電流磁耦合到測量通道將會(huì)得到想要的信號(hào)以改變測量。如果電纜線和連接系統(tǒng)的形狀改變,測量系統(tǒng)就會(huì)積累誤差。 最后,有必要知道系統(tǒng)的極限,對于任何一個(gè)精確測量,所有定性和定量誤差源都是十分重要的。 趨勢 在任何數(shù)字設(shè)計(jì)中,尤其是基于微處理器的系統(tǒng),轉(zhuǎn)換電流給電力分布系統(tǒng)提出了巨大的要求。當(dāng)系統(tǒng)頻率增加而系統(tǒng)供應(yīng)電壓減少時(shí),這種要求變得更大。 現(xiàn)代系統(tǒng)要求擁有比過去更高電流能力的電力供應(yīng),并且負(fù)載瞬變值在30~80A/μs之間。電纜線和電路中的電阻和電感阻止峰電流需求時(shí)的電力供應(yīng),所以安裝旁路電容貯存能量,供應(yīng)開關(guān)時(shí)較高的瞬時(shí)電流需求,同時(shí)還可阻止輸出電力的降低。 電容器內(nèi)部的任何能量損耗都會(huì)限制其電力的供應(yīng)能力,同時(shí)還引起電容器變熱,從而降低系統(tǒng)效率。在移動(dòng)電子裝置中,較低的系統(tǒng)效率會(huì)縮短電池壽命,或者需要使用容量較大的電池。 為提供較充足的解耦電流供應(yīng)并保持較低的電容損耗,電容器必須在高頻時(shí)擁有較低的阻抗。這就需要一個(gè)低ESR電容器。 微處理器技術(shù)的進(jìn)步以及對于延長電池壽命的需求已經(jīng)成為低ESR電容器需求的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。 電容器制造商已經(jīng)引進(jìn)了新的技術(shù)并改進(jìn)處理過程以滿足對低ESR的需求,F(xiàn)在對于工業(yè)發(fā)展趨勢的注重顯得格外重要,以確保測試和測量方法能夠跟上元件技術(shù)的發(fā)展。 什么是ESR? 等效串聯(lián)電阻(ESR)是電容器隨頻率改變而測得的電量總損耗,常被稱為RS 。ESR是阻抗的真實(shí)部分,以歐姆來測量。它可以從導(dǎo)納(GP)和電納(BP)的真實(shí)部分依據(jù)方程:ESR= Gp/( Gp2+BP2) 來計(jì)算得到。 測量ESR由幾種不同的現(xiàn)象構(gòu)成: * 真實(shí)串聯(lián)電阻(RAS)是鉛板或電容器板的歐姆電阻。這個(gè)值特別低。它引起I2RAS的電量損耗。它對于總耗散因子的貢獻(xiàn)是D1=ωRASC。 * 由于電容器中的泄漏電流產(chǎn)生泄漏電阻(RI)。這是一個(gè)并聯(lián)電阻,這個(gè)值特別高。它引起的電量損耗是V2/RL,它對于總耗散因子的貢獻(xiàn)是D2=1/(ωRLC)。 * 電解質(zhì)損耗(RD)是由于兩個(gè)現(xiàn)象引起的并聯(lián)電阻:分子極化和界面極化(電解質(zhì)吸收)。電解質(zhì)損耗是一個(gè)能夠隨著頻率以任何方式變化的復(fù)雜現(xiàn)象。它對總耗散因子的貢獻(xiàn)大概是D3≈1/(ωRDCB)。其中CB和RD是具有較大停振電容器(CB)的頻率-變化電阻(RD)。 |