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电源设计中巧用贴片电容
pingshang13 | 2021-12-21 14:08:04    阅读:581   发布文章

在电源设计应用中,贴片电容主要用于滤波和退耦、旁路。滤波主要指滤除外来噪声,而退耦/旁路(一种,以旁路的形式达到退耦效果,以后用“退耦”代替)是减小局部电路对外的噪声干扰。


图中开关电源为A和B供电。电流经C1 后再经过一段PCB 走线(暂等效为一个电感,实际用电磁波理论分析这种等效是有误的,但为方便理解,仍采用这种等效方式。)分开两路分别供给A 和B。开关电源出来的纹波比较大,于是我们使用C1对电源进行滤波,为A和B提供稳定的电压。C1需要尽可能的靠近电源放置。C2和C3均为旁路电容,起退耦作用。当A在某一瞬间需要一个很大的电流时,如果没有C2 和C3,那么会因为线路电感的原因A端的电压会变低,而B端电压同样受A端电压影响而降低,于是局部电路A的电流变化引起了局部电路B的电源电压,从而对B电路的信号产生影响。同样,B的电流变化也会对A 形成干扰。这就是“共路耦合干扰”。 


增加了C2后,局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候,电容C2可以为A暂时提供电流,即使共路部分电感存在,A端电压不会下降太多。对B的影响也会减小很多。于是通过电流旁路起到了退耦的作用。 


 滤波主要使用大容量电容,对速度要求不是很快;但对电容值要求较大,一般使用铝电解电容使;浪涌电流较小的情况下,使用钽电容代替铝电解电容效果会更好一些。从上面的例子我们可以知道,作为退耦的电容,必需有很快的响应速度才能达到效果。如果图中的局部电路A 是指一个芯片的话,那么退耦电容要用瓷片电容,而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。而如果“局部电路A”是指一个功能模块的话,可以使用瓷片电容,如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解电容(前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容)。


退耦电容需要满足两个要求,一个是容量需求,另一个是ESR需求。也就是说一个0.1uF的电容退耦效果也许不如两个0.01uF电容效果好。而且,0.01uF电容在较高频段有更低的阻抗,在这些频段内如果一个0.01uF电容能达到容量需求,那么它将比0.1uF电容拥有更好的退耦效果。 


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