模电——开关电源中电容的放置及其取值
?圖中開關(guān)電源為A和B供電。電流經(jīng)C1 后再經(jīng)過一段PCB 走線(暫等效為一個電感,實際用電磁波理論分析這種等效是有誤的,但為方便理解,仍采用這種等效方式。)分開兩路分別供給A 和B。開關(guān)電源出來的紋波比較大,于是我們使用C1對電源進行濾波,為A和B提供穩(wěn)定的電壓。C1需要盡可能的靠近電源放置。C2和C3均為旁路電容,起退耦作用。當A在某一瞬間需要一個很大的電流時,如果沒有C2 和C3,那么會因為線路電感的原因A端的電壓會變低,而B端電壓同樣受A端電壓影響而降低,于是局部電路A的電流變化引起了局部電路B的電源電壓,從而對B電路的信號產(chǎn)生影響。同樣,B的電流變化也會對A 形成干擾。這就是“共路耦合干擾”。?
????????增加了C2后,局部電路再需要一個瞬間的大電流的時候,電容C2可以為A暫時提供電流,即使共路部分電感存在,A端電壓不會下降太多。對B的影響也會減小很多。于是通過電流旁路起到了退耦的作用。
一般濾波主要使用大容量電容,對速度要求不是很快,但對電容值要求較大。一般使用鋁電解電容。浪涌電流較小的情況下,使用鉭電容代替鋁電解電容效果會更好一些。從上面的例子我們可以知道,作為退耦的電容,必需有很快的響應速度才能達到效果。如果圖中的局部電路A 是指一個芯片的話,那么退耦電容要用瓷片電容,而且電容盡可能靠近芯片的電源引腳。而如果“局部電路A”是指一個功能模塊的話,可以使用瓷片電容,如果容量不夠也可以使用鉭電容或鋁電解電容(前提是功能模塊中各芯片都有了退耦電容—瓷片電容)。濾波電容的容量往往都可以從開關(guān)電源芯片的數(shù)據(jù)手冊里找到計算公式。如果濾波電路同時使用電解電容、鉭電容和瓷片電容的話,把電解電容放的離開關(guān)電源最近,這樣能保護鉭電容。瓷片電容放在鉭電容后面。這樣可以獲得最好的濾波效果。
退耦電容需要滿足兩個要求,一個是容量需求,另一個是ESR需求。也就是說一個0.1uF的電容退耦效果也許不如兩個0.01uF電容效果好。而且,0.01uF電容在較高頻段有更低的阻抗,在這些頻段內(nèi)如果一個0.01uF電容能達到容量需求,那么它將比0.1uF電容擁有更好的退耦效果。
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當我們在電路設(shè)計圖中,會看到不同的電容取值,有0.1uF等等,電容的取值與我們所選芯片的頻率范圍還有關(guān)系。
詳解::https://www.21ic.com/jichuzhishi/analog/questions/2013-12-05/197635.html
| 頻率范圍(HZ) 電容取值 | |
| DC-100K | 0uF以上的鉭電容或鋁電解 |
| 100K-10M | 100nF(0.1uF)陶瓷電容 |
| 10M-100M | 10nF(0.01uF)陶瓷電容 |
| >100M | 1nF(0.001uF)陶瓷電容和PCB的地平面與電源平面的電容 |
所以,以后不要見到什么都放0.1uF的電容,有些高速系統(tǒng)中這些0.1uF的電容根本就起不了作用。
陶瓷電容一般用于信號源濾波,電解電容一般用于電源部分。
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 在硬件開發(fā)板上,通常直流電源和地之間有很多0.1uF非電解電容和10uF的電解電容相并聯(lián)。
這些電容,目的是使電源線和地線之間為低阻抗,電源接近理想電壓源。你要說是濾波作用也可以,但需要弄清楚是濾什么波。不是濾電源的紋波,而是某芯片電流發(fā)生變化在電源線上造成的紋波,使其不影響其它芯片。
使用0.1uF無極性電容和10uF電解電容并聯(lián),是因為電解電容的寄生電感比較大,消除高頻紋波能力較差。而無極性電容寄生電感小,濾除高頻紋波能力較好。但若根據(jù)低頻的要求選擇容量,則無極性電容體積太大,成本也高,電解電容體積小,同樣容量價格較便宜。故采用兩種電容并聯(lián)。
你自己設(shè)計電路,也應該這樣使用,而且各電容位置和走線很有講究。
只能說兩句原則:
1)各小容量的無極性電容兩端到芯片的電源引腳和地引腳聯(lián)接線盡可能短,越短越好。
2)電源通常由其它電路板引入,電解電容通常每塊電路板上只有一個兩個。一個電解電容的話,放到電源進入該電路板之處。此時電解電容當然離各芯片較遠,但因電解電容主要在較低頻率起作用,所以稍遠一點沒有關(guān)系。如果該電路板上用兩支電解電容,另一支放到耗電最多的芯片附近。
這些和電路板元件布局、地線的走線安排(多層板通常有地層)都有關(guān)系
10MHz以下的噪聲0.1μF電容效果好
按C=1/F,即10MHz取0.1μF
簡單的說是,將干擾通過電容接地
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的模电——开关电源中电容的放置及其取值的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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