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这线程看似简单,实则复杂,既包括并联阵列电容理论知识又包括PCB板的物理布局。
在音频功放中,并联电容的物理布局甚至比电容本身的参数更重要。
如果采用菊花链,负载(功放管)在请求瞬态电流时,最靠近负载的电容 的响应路径最短,电感最低。结果是,只有前面的几个电容等少数几个电容在真正工作(尤其是在高频时),而 后面的电容 几乎完全无效。这就是83#前面几个电容鼓包现象!
如果星型连,接每个电容到负载的路径电感几乎相同,均流特性非常好。PCB面积,布线噩梦,而且这些“辐条”走线本身仍然很长,电感依然不低。
解释也比较困难,真要解释得做报告!
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功放的负载(音箱)是动态变化的,而音乐信号本身具有极高的峰均比(PAPR)。这意味着功放可能在几毫秒内需要从电源抽取比平均值大几十倍的电流。
瞬态电流需求: 音乐中的“瞬态”(如鼓声、钹声)包含大量高频成分,要求电源必须“快”。
电源刚性: 在输出大功率(尤其是低音)时,电源电压不应发生“下垂”(Sag),否则会导致声音“发软”、失真和动态压缩。
噪声抑制: 电源必须极其纯净。来自电网的 50/60Hz 交流哼声、整流器产生的谐波噪声、乃至射频干扰(RFI)都可能通过电源串入放大电路,表现为可闻的“嘶嘶”声或“嗡嗡”声,即影响信噪比(SNR)。
电容并联方案如果是不同容量并联
大电解电容 像一个巨大的水库,水流充沛但闸门开启缓慢。
薄膜电容 像水库闸门旁的一个高压水枪,水量不大但响应极快。
当功放只需要“慢”且“大”的电流(低音)时,水库供水。当功放需要“快”且“急”的电流(高音瞬态)时,高压水枪瞬时启动。
大电容的 ESL 和小电容的 C 并联,必然会产生一个反谐振峰(阻抗尖峰)。
在音频设计中,这个尖峰通常可以通过电解电容自身相对较高的 ESR 得到有效阻尼(Damping),使其Q值(品质因数)变低,尖峰变得平缓而不明显。
然而,设计不良时,如果这个尖峰落入敏感频带(如功放反馈环路可能不稳定的超声波频段),仍可能导致振荡或高频“振铃”(Ringing),听感上表现为高频粗糙、发“毛”。
不同的电容介质(电解、聚丙烯、聚苯乙烯、特氟龙、油浸纸等)具有不同的介电吸收(DA)和损耗角等特性。
在 Hi-Fi/Hi-End 领域,普遍认为并联不同类型的电容可以“调音”。例如,使用薄膜电容旁路电解电容,被认为可以使声音更“通透”、高频更“飘逸”。
虽然这些主观感受难以精确量化,但其背后的物理基础(如更低的ESL、更快的瞬态响应)是真实存在的。
这方案大电解电容 提供“蛮力”——低频段的能量储备和电源刚性。
小薄膜电容 提供“速度”——高频段的瞬态响应和噪声旁路。
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电容并联方案如果是相同容量并联
这方案不再遵循“大水塘+小快艇”的模式,而是建造了一个由多艘快艇组成的、总容量等同于水塘的快速反应舰队。
前面的方案 水塘很“慢”(高ESL/ESR),所以必须并联“快”的快艇来补偿高频。
后者的方案
这个由多个个固态电容组成的“水塘”,由于其极低的ESL和ESR,它本身就是超高速的。它自己既是水塘,也是快艇。
后者方案将带来拳拳到肉”的低频(极低的ESR确保大电流不“发软”),以及“快如闪电”的瞬态响应(极低的ESL确保高频瞬态无延迟)。
如果布局不当(例如“菊花链”式),PCB走线引入的寄生电感将远大于电容本身的ESL,此时,ESL优势将荡然无存。
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答得简单如同瞎子摸象,答得复杂又要翻阅大量工具书。。
如果简单概括电容阵列 布局比电容数量更重要
并非电容数量本身造成噪声,而是电容数量、容值间隔、以及PCB走线电感的错误组合,在特定频率上诱发了共振,使原本平滑的低阻抗曲线出现了灾难性的高阻抗点。
优秀的电源设计不是追求最低阻抗,而是追求在目标频带内最平坦且低于目标值的阻抗曲线。
补充内容 (2025-11-20 00:14):
设计者通常会通过精确地选择电容值(如采用 10:1 容值间隔)、使用低ESR电容(固态聚合物),或者在反谐振峰较高的设计中通过增加阻尼(例如加入串联小电阻)来“削平”这些不希望出现的噪声峰。 |
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