高頻電容

高頻電容基本上由無(wú)源元件組成、有源器件和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。高頻電路中使用的元件的頻率特性不同于低頻電路中使用的元件的頻率特性。高頻電路中的無(wú)源線(xiàn)性元件主要是電阻（器）電容（器）和電感（器）

CBB電容（如WIMA電容），云母電容[如金、銀云母電容）單片電容都是高頻電容。

高頻電容和低頻電容的區(qū)別是由它的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定的，而不是容量決定的。

高頻電容適用于高頻濾波場(chǎng)合 -如電腦主板和開(kāi)關(guān)電源的二次輸出整流，低頻電容適用于低頻濾波場(chǎng)合-例如，交流整流后的 濾波。

1、高Q C0G系列MLCC屬于微波陶瓷多層片式陶瓷介質(zhì)電容器；

2、采用順電微波介質(zhì)材料；

3、具有極高的穩(wěn)定性，電容幾乎不受時(shí)間影響、交流、直流信號(hào)的影響；

4、它具有極低的介電損耗，即極高的Q值和超低的ESR。

5、適用于要求Hi-Q、超低ESR射頻微波電路。

在考慮變壓器繞組導(dǎo)體電位分布的情況下，分析了開(kāi)關(guān)電源中高頻變壓器的電場(chǎng)儲(chǔ)能和共模電磁干擾發(fā)射特性。指出單端口輸入電容用于描述電場(chǎng)儲(chǔ)能效應(yīng)，雙端口轉(zhuǎn)移阻抗電容用于描述共模電磁干擾發(fā)射效應(yīng)，并提出了相應(yīng)的參數(shù)計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，建立了一種新的高頻變壓器電容效應(yīng)模型，該模型能夠同時(shí)兼顧變壓器電場(chǎng)儲(chǔ)能和共模噪聲抑制的特性，能夠合理地揭示共模噪聲電流在變壓器中的流動(dòng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析和模型。

現(xiàn)有變壓器型號(hào)介紹

常用的變壓器模型包含三個(gè)集總電容，一次繞組電容C二次繞組雜散電容C一次繞組和二次繞組之間的雜散電容C、C。其中c和c分別反映變壓器初級(jí)和次級(jí)側(cè)存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量，c、c代表變壓器原副邊的電場(chǎng)耦合能力，是影響共模電流的重要因素之一，也是電磁干擾分析中的關(guān)鍵參數(shù)。

在開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾分析中，變壓器原副邊之間的電容c、c是共模干擾噪聲的重要通道，對(duì)該電容的測(cè)量和估計(jì)是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)共模噪聲并采取有效抑制措施的前提。以往直接測(cè)量變壓器一二次側(cè)得到的電容在實(shí)際電路分析中存在很大問(wèn)題，如用LCR表直接測(cè)得的C、c不能考慮變壓器繞組線(xiàn)圈上電位分布的影響，其電容值僅由繞組的相對(duì)面積繞組間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，在很多文獻(xiàn)中稱(chēng)為結(jié)構(gòu)電容。但在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器線(xiàn)圈匝間的電位分布并不是一個(gè)固定值，而是一定的電位梯度分布因此，在電路分析中用上述方法測(cè)得的電容參數(shù)不能準(zhǔn)確描述變壓器的實(shí)際電容效應(yīng)，需要采用能反映變壓器繞組電位分布的變壓器電容參數(shù)測(cè)試手段和計(jì)算方法。

考慮到變壓器繞組匝間有不同的電位分布，一般通過(guò)在變壓器電場(chǎng)中儲(chǔ)存能量來(lái)計(jì)算變壓器的繞組間電容，得到變壓器能量端口的有效電容。

共模端口有效電容

變壓器的分布電容是共模電流傳輸路徑的重要參數(shù)通過(guò)儲(chǔ)存變壓器電場(chǎng)能量計(jì)算的能量端口有效電容不能反映變壓器共模電流傳導(dǎo)的特性，因?yàn)樽儔浩髂芰慷丝谟行щ娙菔且粋€(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，是從電壓施加側(cè)看同一端子的等效電容，它反映的是變壓器儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的能力。描述變壓器中共模噪聲電流流動(dòng)的有效電容應(yīng)該是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，即噪聲源施加在變壓器的一個(gè)端口，共模噪聲電流通過(guò)兩個(gè)繞組之間的分布電容從另一個(gè)端口流出。以反激式開(kāi)關(guān)電源為例說(shuō)明區(qū)別原邊噪聲源產(chǎn)生的共模噪聲通過(guò)變壓器繞組之間的電容耦合到變壓器的副邊，副邊通過(guò)LISN阻抗流回地面。

從存儲(chǔ)的能量獲得的能量端口有效電容將初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的存儲(chǔ)能量降低到初級(jí)側(cè)電勢(shì)u降低的能量端口有效電容反映了初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量，并且是初級(jí)側(cè)施加電勢(shì)u的參數(shù)C=f(U)是端口的阻抗參數(shù)。然后共模電流在原邊施加電壓U的情況下從變壓器副邊流出，其對(duì)應(yīng)的有效電容體現(xiàn)了變壓器一個(gè)端口施加的電壓和另一個(gè)端口出現(xiàn)的共模電流C=F的雙端口轉(zhuǎn)移阻抗概念(Up，i)顯然，基于能量計(jì)算的一個(gè)端口的有效電容不等于描述共模噪聲的兩個(gè)端口的有效轉(zhuǎn)移阻抗電容，因此不適合分析共模噪聲電流。

變壓器電容特性的建模

能量端口的有效電容和共模有效電容都是換算成原邊電壓u的有效電容，其中能量端口的有效電容為c=C/3表征了儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的變壓器的物理特性，由形成位移電流的感應(yīng)電荷計(jì)算的共模端口的有效電容為c=c/2表征了變壓器的共模噪聲抑制特性。兩個(gè)端口的有效電容是有差別的，CC的原模型不能同時(shí)表達(dá)這兩個(gè)特性，需要對(duì)變壓器重新建模。考慮了一種新的變壓器線(xiàn)圈電位分布模型，在原有兩個(gè)集總電容的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)新的集總電容C這三個(gè)電容參數(shù)并不是簡(jiǎn)單的把整個(gè)C 分成三等份，即C=C=C=C/3對(duì)這三個(gè)電容的參數(shù)進(jìn)行了分析和計(jì)算，以同時(shí)表達(dá)變壓器儲(chǔ)能和共模噪聲抑制兩個(gè)特性。

共模噪聲測(cè)試包括2端和3端接入情況：3端輸入時(shí)，變壓器的共模電磁干擾信號(hào)通過(guò)二次側(cè)母線(xiàn)直接流回地線(xiàn)，變壓器一次側(cè)靜點(diǎn)(電壓非跳變點(diǎn))和副邊靜點(diǎn)(電壓非跳變點(diǎn))之間的電位差是噪聲電流流過(guò)LISN標(biāo)準(zhǔn)50電阻器的電位差考慮到噪聲電流為A量級(jí)，這個(gè)電位差可以忽略，認(rèn)為一次靜態(tài)點(diǎn)的電位與二次靜態(tài)點(diǎn)的電位相同；但兩個(gè)端子輸入時(shí)，共模噪聲通過(guò)副邊對(duì)地分布電容C形成環(huán)路，一般很小，所以副邊噪聲電位可視為與原邊中點(diǎn)電位相同為u/2。

附加電阻高頻電容法土壤水分傳感器

分析了高頻電容式土壤水分傳感機(jī)理，建立了附加電阻高頻土壤水分?jǐn)?shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了附加電阻平行板電容式傳感器檢測(cè)電路，并進(jìn)行了實(shí)際土壤測(cè)試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，土壤電容與土壤重量含水量呈近似線(xiàn)性關(guān)系，土壤重量含水量在1%在土壤含水量的誤差范圍內(nèi)，可以準(zhǔn)確測(cè)定土壤含水量，消除了電導(dǎo)引起的測(cè)量誤差。

附加電阻法電容式土壤水分傳感器的設(shè)計(jì)

1、電容式土壤水分模型的構(gòu)建及測(cè)量頻率的確定

對(duì)于土壤介質(zhì)來(lái)說(shuō)，影響其介電特性的因素有很多，包括電磁頻率、土壤含水量、土壤質(zhì)地等，但電磁頻率的影響最大。當(dāng)頻率低于1MHz時(shí)，存在由離子電導(dǎo)引起的介電常數(shù)彌散區(qū)，說(shuō)明介電常數(shù)很大；只有當(dāng)電磁頻率高于1MHz時(shí)，受土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)影響較小，介電常數(shù)相對(duì)穩(wěn)定。但是隨著頻率的增加，出現(xiàn)了很多寄生效應(yīng)，比如趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。因此，測(cè)量方案選擇了頻率為10MHz的高頻電容式土壤水分傳感器的電學(xué)模型。

土壤模型主要由電容C 和電阻R并聯(lián)組成。其中，L 代表土壤電容器兩極板的寄生電感，隨著極板面對(duì)面積的增大而減小，產(chǎn)生的電感隨著頻率的增大而增大；r和C分別代表板的寄生電阻和兩板間的寄生電容，寄生電容的容抗隨頻率的增加而減小。通常，當(dāng)測(cè)試頻率為10MHz時(shí)，這些寄生參數(shù)非常小。

2、附加電阻法測(cè)量土壤水分模型的建立

為了采集土壤含水量信息，采用了分壓電阻法。其中，R和C構(gòu)成土壤的阻容并聯(lián)模型，R為附加電阻，R為串聯(lián)部分電阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，R被添加到土壤模型中。通過(guò)閉合和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，可以得到不同的輸出電壓值，通過(guò)計(jì)算，可以確定土壤的等效電容分量，最終得到土壤的含水量。

討論了附加電阻R連接和斷開(kāi)時(shí)，輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的關(guān)系通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得到土壤的等效電容分量，再由電容傳感器輸出特性，最終得到土壤中的含水量。