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。

例

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。

审核编辑：郭婷