CN114492270A - 一种电容用于5g电路应用等效模型的建模电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于，等效模型的建模电路由：RC并联电路、LC并联电路、等效串联电阻等三部分组成；电容等效模型的建模步骤为：步骤一：使用阻抗分析仪测量实际电容器的阻抗在各个频率段的数值；步骤二：电路仿真软件上导入电容等效模型，得出电路初步仿真个频率段的阻抗数值；步骤三：调整等效模型参数，使其频率阻抗特性曲线与实际电容器的频率特性曲线相符合,并输出档案。以实现提高电容等校模型准确性，提高仿真分析结果高准确性，解决在高频范围内无法准确的电容的高频阻抗特性，最终导致仿真分析结果的精度差，无法完整仿真出实际结果的问题。
Description
技术领域
本发明属于电解质铝电解电容器制造领域，尤其是一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法。
背景技术
随着电子设备运行速度工作频率不断加快，开关电源也不断加快，造成电压及电流的波动，为了使工作电压稳定常用方法是并联电容在电路上，为了使电容在电路上准确的使用必须对电容的特性有充分的了解。电容在实际应用中的特性为：在低频呈现容性，在高频呈现感性，并且在容性和感性交界处发生串联谐振。由于电容的这个特性，传统方式会根据测试数据给出电容的等效RLC串联模型，即进行电容模型测试建模。目前，电容等效模型的建模方式为：首先，在低频容性区域取一点，并根据公式Z=1/jwC计算得到电容的等效容值C，其中，Z为阻抗，j为虚数的前缀，w为角频率，w等于频率乘以2再乘以圆周率。然后，在电容谐振点，根据公式Z=ESR计算得到电容的ESR，在电容谐振点，根据公式f=1/(2*PI*sqrt(C*ESL))计算得到ESL；其中，PI为圆周率、L为电容的等效串联电感，C为电容的等效容值，f为频率，sqrt(*)为平方根。最后，根据上述得到的R、L、C组建RLC串联模型。对于固态导电高分子电容而言，由于其物理结构的特点存在许多小电感及小电容，本身的L、C在电路等效串联中会彼此相互作用，影响电容的整体阻抗随频率变化而改变，而上述建模方式，只是单纯的简化L、C，造成在高频范围内无法准确的反应固态及半固态导电高分子电容的高频阻抗特性，最终导致仿真分析结果的精度差，无法完整仿真出实际结果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，通过等效模型电路，经过电路仿真软件仿真出电容器的频率阻抗特性曲线与透过仪器阻抗分析仪所测量的数据曲线高度吻合，电容等效模型能够在不同频段准确反映实际电容的阻抗特性曲线，以实现提高电容等校模型准确性，提高仿真分析结果高准确性，解决在高频范围内无法准确的反应固态及半固态导电高分子电容的高频阻抗特性，最终导致仿真分析结果的精度差，无法完整仿真出实际结果的问题。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于，电容等效模型的建模电路由：RC并联电路、LC并联电路、等效串联电阻等三部分组成；所述的RC并联电路由等效串联电容C1、等效杂散电容C2、等效杂散电容C3、等效杂散电阻R2、等效杂散电阻R3组成；所述的LC并联电路由等效串联电感L1、等效自电感L2、等效杂散电阻R4组成；所述的等效串联电阻由电容器内部导针、铝箔、所形成的等效串联电阻R1；模拟信号源CA1、负载电阻R5；电容等效模型的建模步骤为：步骤一：使用阻抗分析仪测量实际电容器的阻抗在各个频率段的数值；步骤二：电路仿真软件上导入电容等效模型，得出电路初步仿真个频率段的阻抗数值；步骤三：调整等效模型参数，使其频率阻抗特性曲线与实际电容器的频率特性曲线相符合,并输出档案。
进一步的，所述的RC并联电路中的等效杂散电阻R3与等效杂散电容C3串联，再与等效杂散电容C2并联，等效杂散电阻R2一端与等效串联电容C1并联，等效杂散电阻R3与等效杂散电阻R2串联。
进一步的，所述的LC并联电路中的等效杂散电阻R4与等效自电感L2串联，再与等效串联电感L1并联。
进一步的，所述的等效串联电阻R1与等效串联电感L1、等效串联电容C1串联。
进一步的，所述的等效串联电阻R1与RC并联电路、LC并联电路连接将整个电路串联起来，构成电容等效模型电路。
本发明优点和积极效果是：
1、本发明一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，通过等效模型电路，经过电路电路仿真软件仿真出电容器的频率阻抗特性曲线与透过仪器阻抗分析仪所测量的数据曲线高度吻合，电容等效模型能够在不同频段准确反映实际电容的阻抗特性曲线，以实现提高电容等校模型准确性，提高仿真分析结果高准确性，解决在高频范围内无法准确的反应固态及半固态导电高分子电容的高频阻抗特性，最终导致仿真分析结果的精度差，无法完整仿真出实际结果的问题，且具有很大的推广价值以及实用性。
附图说明
图1是本发明的电容等效模型电路示意图。
图2是本发明的仿真软件电容等效模型电路参数示意图。
图3是本发明的实际电容阻抗分析仪量测的阻抗曲线示意图。
图4是本发明的电容等效模型仿真电容阻抗曲线示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明实施例做进一步详述：
如附图1及图2所示，本发明所述的一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于，电容等效模型的建模电路由：RC并联电路、LC并联电路、等效串联电阻等三部分组成；所述的RC并联电路由等效串联电容C1、等效杂散电容C2、等效杂散电容C3、等效杂散电阻R2、等效杂散电阻R3组成；所述的LC并联电路由等效串联电感L1、等效自电感L2、等效杂散电阻R4组成；所述的等效串联电阻由电容器内部导针、铝箔、所形成的等效串联电阻R1；模拟信号源CA1、负载电阻R5；电容等效模型的建模步骤为：步骤一：使用阻抗分析仪测量实际电容器的阻抗在各个频率段的数值；步骤二：在电路仿真软件上导入电容等效模型，得出电路初步仿真个频率段的阻抗数值；步骤三：调整等效模型参数，使其频率阻抗特性曲线与实际电容器的频率阻抗特性曲线相符合,并输出档案。
所述电容等效模型为固态导电高分子电解电容等效模型，固液混合型导电高分子电解电容等效模型，或铝迭层固态导电高分子电解电容等效模型。
本发明通过采用电容等效模型的建模电路，经过电路仿真软件多次调整验证取得电容模型的频率阻抗特性曲线，对比实际电容器由阻抗分析仪测量到的频率阻抗特性曲线，来确定电容等效模型的各个等效参数，避免了针对测试阻抗特性采用简单的四则运算方法而引起的电解电容等效模型不能准确反映实际电容的阻抗特性的现象，使本发明的等效参数的准确性高，从而使本发明建立的电容等效模型能够在不同频段准确反映实际电容器的频率阻抗特性曲线，通过电路仿真软件导入电容等效模型，调整等效参数范围值，使频率阻抗特性曲线与实际电容器的频率阻抗特性曲线进行对比，使本发明的电容等效模型能够满足各种仿真分析结果的精度需求；本发明对电容等效模型的具体形式不限制，如可以是液态电解电容等效模型，固态电解电容等效模型。
如图3所示本发明的电容等效模型的建模方法和电容等效模型电路的核心在于：首先使用阻抗分析仪测量实际电容从20Hz到10MHz的频率特性参数，经由测量到的参数描绘出整个频率阻抗特性曲线，并记录下所有特性在不同频率下的数值。
所述的电容等效模型电路构成为所述的RC并联电路中的等效杂散电阻R3与等效杂散电容C3串联，再与等效杂散电容C2并联，等效杂散电阻R2一端与等效串联电容C1并联，等效杂散电阻R3与等效杂散电阻R2串联。所述的LC并联电路中的等效杂散电阻R4与等效自电感L2串联，再与等效串联电感L1并联。所述的等效串联电阻R1与等效串联电感L1、等效串联电容C1串联。所述的等效串联电阻R1与RC并联电路、LC并联电路连接将整个电路串联起来，构成电容等效模型电路。
经由电路仿真软件将以上电容等效模型电路建立，如图2所示，模型内参数参考阻抗分析仪测量到的数值填入，采用电路仿真软件设定好输入讯号频率段20Hz到10MHz，使用电路仿真软件示波器功能,测量出电容等效模型电路的电压及电流的波形，透过公式R=V/I将电压波形除以电流波形，得出初步的电容等效模型的频率阻抗特性曲线，一一调整电容等效模型电路各个参数使其输出的频率阻抗特性曲线与使用阻抗分析仪测量到的频率阻抗特性曲线相等，如图4所示。
将各参数记录下来输出成电容等效模型文件格式，并导入电路仿真软件制作成完整电容等效模型，此电容等效模型即可提供给各类电路仿真软件做相关仿真验证，此建模方法因透过电路仿真软件来取得电容器的频率阻抗特性曲线，可说是最符合电路仿真软件电路仿真的需求，精准度最高也最符合需求。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于，电容等效模型的建模电路由：RC并联电路、LC并联电路、等效串联电阻等三部分组成；所述的RC并联电路由等效串联电容C1、等效杂散电容C2、等效杂散电容C3、等效杂散电阻R2、等效杂散电阻R3组成；所述的LC并联电路由等效串联电感L1、等效自电感L2、等效杂散电阻R4组成；所述的等效串联电阻由电容器内部导针、铝箔、所形成的等效串联电阻R1；模拟信号源CA1、负载电阻R5；电容等效模型的建模步骤为：步骤一：使用阻抗分析仪测量实际电容器的阻抗在各个频率段的数值；步骤二：在电路仿真软件上导入电容等效模型，得出电路初步仿真个频率段的阻抗数值；步骤三：调整等效模型参数，使其频率阻抗特性曲线与实际电容器的频率特性曲线相符合,并输出档案。
2.根据权利要求1所述的一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于：所述的RC并联电路中的等效杂散电阻R3与等效杂散电容C3串联，再与等效杂散电容C2并联，等效杂散电阻R2一端与等效串联电容C1并联，等效杂散电阻R3与等效杂散电阻R2串联。
3.根据权利要求1所述的一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于：所述的LC并联电路中的等效杂散电阻R4与等效自电感L2串联，再与等效串联电感L1并联。
4.根据权利要求1所述的一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于：所述的等效串联电阻R1与等效串联电感L1、等效串联电容C1串联。
5.根据权利要求1所述的一种电容用于5G电路应用等效模型的建模电路及方法，其特征在于：所述的等效串联电阻R1与RC并联电路、LC并联电路连接将整个电路串联起来，构成电容等效模型电路。
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| CN117517792A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-02-06 | 盐城工学院 | 一种用于新能源电容器的容量自动检测装置及检测方法 |
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2020
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| CN117517792B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-06-07 | 盐城工学院 | 一种用于新能源电容器的容量自动检测装置及检测方法 |
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