在之前的文章中我們解釋了電容器的頻率特性以及它們如何用于降噪,詳細可參考:《使用電容解決開關噪聲的措施》在本文和接下來的兩篇文章中,我們將解釋去耦電容的有效使用。
emc設計:有效使用去耦電容器
從廣義上講,有效使用去耦電容有兩點需要記住,除此之外,還有一些事項需要注意。在本文中,在討論這三個主題中,我們將重點關注下面的第1點。
第1點:使用多個去耦電容
要點2:降低電容ESL(等效串聯電感)
其他需要注意的事項
第1點:使用多個去耦電容
一種解耦電容器的有效方法涉及不使用單個電容器,而是使用多個電容器進行去耦。使用多個電容器時,使用具有相同電容的電容器和使用具有不同電容值的電容器組合時,效果會有所不同。
一、使用具有相同電容值的多個電容器時
1.右圖顯示了使用單個22μF電容(藍色)的情況下的頻率特性,其中添加了另一個這樣的電容(紅色),還添加了另一個電容,使用三個電容(紫色) 。
2.如圖所示,當添加具有相同電容值的電容器時,阻抗在整個頻率范圍內向下移動,也就是說,阻抗降低。
3.當將具有相同值的電容器并聯連接時,考慮到諧振點的電容特性,可以理解這一點,諧振點阻抗取決于ESR(等效串聯電阻),以及由于電感特性引起的電感特性。超出諧振點的ESL(等效串聯電感)。
4.并聯連接的電容是相加的,因此當連接三個這樣的電容器時,電容為66μF,并且電容區域中的阻抗減小。
三個電容器的ESR并聯連接,因此諧振點處的阻抗是,如果假設所有電容器的ESR值相同,則ESR減小到1/3,阻抗也是降低。
超出諧振點的電感區域中的電容器的ESL 也是并聯的,因此,如果三個電容器的ESL值全部相同,則ESL減小到1/3并且阻抗也減小。
以這種方式,通過使用具有相同值的多個電容器,可以在整個頻率范圍內降低阻抗,因此可以進一步衰減噪聲。
二、使用具有不同電容值的多個電容器時
這是并聯添加值為22μF,0.1μF和0.01μF的電容器的情況下的頻率特性,通過添加具有小電容的電容器,可以降低高頻阻抗。0.1μF和0.01μF電容的頻率特性與單獨的22μF電容的特性相結合,從而產生所示的特性(紅色虛線)。
這里需要注意的是,根據頻率可能發生反共振,因此阻抗增加而不是減小,并且EMI惡化。在電容特性和電感特性相交的點處發生反共振。
通常,根據要減小的噪聲的頻率來選擇要添加的電容的值。
這里示出的頻率特性圖是理想的示例,并且沒有考慮由于電路板中的圖案布線等引起的寄生成分,在采取實際措施來抵消噪聲時,必須包括寄生元件的影響。在下一篇文章中,將解釋上述第二點。
使用電容器處理噪聲關鍵點:
1.有效使用去耦電容有兩個要點:
(1)使用多個電容;
(2)降低電容ESL值。
2.使用多個電容器時,效果會根據電容值是否相同或不同而不同。
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