反諧振效應(yīng)既可能是缺陷，也可能是有用特性。在高頻變換器的直流母線電容中，它是會(huì)降低性能的有害問(wèn)題；但在超聲換能器電源中，反諧振則是一項(xiàng)可在負(fù)載變化時(shí)實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定供電的有益特性。

在電容自身諧振頻率以上，封裝寄生參數(shù)以及等效串聯(lián)電感（ESL）等其他因素會(huì)變得顯著，導(dǎo)致器件表現(xiàn)出更強(qiáng)的電感性。反諧振出現(xiàn)在多個(gè)并聯(lián)電容的自諧振頻率（SRF）之間，當(dāng)一個(gè)電容工作在其諧振頻率以上（呈感性），而另一個(gè)電容工作在其諧振頻率以下（呈容性）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反諧振。

在功率變換器與配電網(wǎng)絡(luò)（PDN）中，混合使用不同類型電容會(huì)帶來(lái)問(wèn)題：例如采用高電感、大容量電解電容進(jìn)行低頻儲(chǔ)能，同時(shí)使用低電感陶瓷電容抑制高頻噪聲。

即便使用相同或相近工藝的電容，反諧振也會(huì)給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)挑戰(zhàn)。不同容值電容的阻抗曲線相互疊加，會(huì)在特定頻率上形成阻抗峰與阻抗谷（圖 1）。

反諧振的影響因素

在設(shè)法減小反諧振時(shí)，需要考慮多個(gè)因素。例如，并聯(lián)容值差異過(guò)大的電容，會(huì)顯著提高反諧振阻抗峰值出現(xiàn)的概率。

等效串聯(lián)電感（ESL）與等效串聯(lián)電阻（ESR）同樣是重要考量。更高的 ESL（包括電容本身與電路板帶來(lái)的寄生電感）會(huì)加劇反諧振峰值。通過(guò)將去耦電容盡可能靠近 IC 電源引腳放置、最小化走線電感，可以降低電路板對(duì)反諧振的影響。

ESR 的作用與 ESL 相反。鋁電解電容這類高 ESR 器件，能夠通過(guò)阻尼作用抑制陶瓷電容等低 ESR 小電容帶來(lái)的反諧振效應(yīng)。在某些場(chǎng)景下，尤其在使用低 ESR 電容時(shí)，額外串聯(lián)電阻也能抑制阻抗峰值。

X2Y 等集成雙電容結(jié)構(gòu)的專用封裝器件，同樣有助于減小反諧振問(wèn)題。

電動(dòng)汽車與可再生能源中的直流母線

電動(dòng)汽車或可再生能源逆變器中的直流母線電容，通常是數(shù)百微法級(jí)的高壓聚丙烯薄膜電容。這類電容體積較大，難以靠近功率開(kāi)關(guān)放置，進(jìn)而引發(fā)反諧振問(wèn)題。

在采用 GaN 或 SiC 開(kāi)關(guān)器件的高頻逆變器中，反諧振會(huì)加劇電壓過(guò)沖，增大功率開(kāi)關(guān)的應(yīng)力；同時(shí)還需要更大尺寸的濾波器才能滿足電磁兼容（EMC）要求。反諧振的另一副作用是產(chǎn)生更大的無(wú)功電流，導(dǎo)致緩沖電容過(guò)熱并降低系統(tǒng)整體效率。

采用混合架構(gòu)可有效改善這一問(wèn)題：將直流母線總?cè)葜挡鸱?，在功率模塊旁或內(nèi)部放置一顆小容值電容。此外，盡可能縮短匯流排長(zhǎng)度、最小化匯流排電感，也是重要的優(yōu)化手段。

超聲負(fù)載的工作要求

壓電換能器是最常見(jiàn)的超聲器件，本質(zhì)呈容性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、無(wú)損檢測(cè)（NDT）、超聲清洗、傳感器與執(zhí)行器等領(lǐng)域。

在超聲應(yīng)用中，反諧振頻率有時(shí)也被稱為并聯(lián)頻率，對(duì)應(yīng)換能器阻抗峰值點(diǎn)，此時(shí)機(jī)械振子與夾持電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，換能器吸收的電流最小。

因此，反諧振頻率適用于超聲焊接機(jī)等負(fù)載變化范圍大的設(shè)備。與之相對(duì)，負(fù)載恒定或變化較小的應(yīng)用（如超聲清洗機(jī)）則工作在諧振點(diǎn)，也稱為串聯(lián)頻率。

總結(jié)

電容中的反諧振是由電容本身與寄生電感構(gòu)成并聯(lián)諧振回路而產(chǎn)生的，會(huì)在特定頻率形成極高阻抗（電流最?。Ｔ诙鄶?shù)功率變換器與配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，反諧振是需要抑制的問(wèn)題；但在超聲焊接機(jī)等特定超聲換能器應(yīng)用中，它卻是提升電路性能的有利因素。