電源設(shè)計(jì)中的電容選用規(guī)則

1、電源設(shè)計(jì)中的電容選用規(guī)則電源往往是我們?cè)陔娐吩O(shè)計(jì)過(guò)程中最容易忽略的環(huán)節(jié)。作為一款優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，電源設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是很重要的，它很大程度影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能和成本。電源設(shè)計(jì)中的電容使用，往往又是電源設(shè)計(jì)中最容易被忽略的地方。一、電源設(shè)計(jì)中電容的工作原理一、電源設(shè)計(jì)中電容的工作原理在電源設(shè)計(jì)應(yīng)用中，電容主要用于濾波（filter）和退耦旁路（decouplingbypass）。濾波是將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。根

2、據(jù)觀察某一隨機(jī)過(guò)程的結(jié)果，對(duì)另一與之有關(guān)的隨機(jī)過(guò)程進(jìn)行估計(jì)的概率理論與方法。濾波一詞起源于通信理論，它是從含有干擾的接收信號(hào)中提取有用信號(hào)的一種技術(shù)?！敖邮招盘?hào)”相當(dāng)于被觀測(cè)的隨機(jī)過(guò)程，“有用信號(hào)”相當(dāng)于被估計(jì)的隨機(jī)過(guò)程。濾波主要指濾除外來(lái)噪聲，而退耦旁路（一種，以旁路的形式達(dá)到退耦效果，以后用“退耦”代替）是減小局部電路對(duì)外的噪聲干擾。很多人容易把兩者搞混。下面我們看一個(gè)電路結(jié)構(gòu)：圖中電源為A和B供電。電流經(jīng)C1后再經(jīng)過(guò)一段PCB走線(xiàn)

3、分開(kāi)兩路分別供給A和B。當(dāng)A在某一瞬間需要一個(gè)很大的電流時(shí)，如果沒(méi)有C2和C3，那么會(huì)因?yàn)榫€(xiàn)路電感的原因A端的電壓會(huì)變低，而B(niǎo)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(duì)B電路的信號(hào)產(chǎn)生影響。同樣，B的電流變化也會(huì)對(duì)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(gè)瞬間的大電流的時(shí)候，電容C2可以為A暫時(shí)提供電流，即使共路部分電感存在，A端電壓不會(huì)下降太多。對(duì)B的影響也會(huì)減

4、小很多。于是通過(guò)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(duì)速度要求不是很快，但對(duì)電容值要求較大。如果圖中的局部電路A是指一個(gè)芯片的話(huà)，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(gè)功能模塊的話(huà)，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電源芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)里找到計(jì)算公式。如果濾波電路同時(shí)使用電解電容、鉭電容和瓷片電容

5、的話(huà)，把電解電容放的離開(kāi)關(guān)電源最近，這樣能保護(hù)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。特性。要求在開(kāi)關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗，同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。許多電子設(shè)計(jì)者都知道濾波電容在電源中起的作用，但在開(kāi)關(guān)電源輸出端用的濾波電容上，與工頻電路中選用的濾波電容并不一樣，其上的脈動(dòng)電壓頻率僅有100赫茲，充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)，為獲得較小的脈動(dòng)系數(shù)，需要的電容量高達(dá)數(shù)十萬(wàn)微

6、法，因而一般低頻用普通鋁電解電容器制造，目標(biāo)是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中作為輸出濾波用的電解電容器，其上鋸齒波電壓的頻率高達(dá)數(shù)十千赫，甚至數(shù)十兆赫，它的要求和低頻應(yīng)用時(shí)不同，電容量并不是主要指標(biāo)，衡量它好壞的則是它的阻抗一頻率特性，要求它在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻段內(nèi)要有低的等的阻抗，同時(shí)，對(duì)于電源內(nèi)部，由于半導(dǎo)體器件開(kāi)始工作所產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百千赫的尖峰噪聲，亦能有良好的濾波

7、作用，一般低頻用普通電解電容器在10千赫左右，其阻抗便開(kāi)始呈現(xiàn)感性，無(wú)法滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)電源使用要求。普通的低頻電解電容器在萬(wàn)赫茲左右便開(kāi)始呈現(xiàn)感性，無(wú)法滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)電源的使用要求。而開(kāi)關(guān)電源專(zhuān)用的高頻鋁電解電容器有四個(gè)端子，正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極，負(fù)極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。電流從四端電容的一個(gè)正端流入，經(jīng)過(guò)電容內(nèi)部，再?gòu)牧硪粋€(gè)正端流向負(fù)載；從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入，再?gòu)牧硪粋€(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源專(zhuān)用

8、的高頻鋁電解電容器，它有四端個(gè)子，正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極，負(fù)極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。穩(wěn)壓電源的電流從四端電容的一個(gè)正端流入，經(jīng)過(guò)電容內(nèi)部，再?gòu)牧硪粋€(gè)正端流向負(fù)載；從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入，再?gòu)牧硪粋€(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端。因?yàn)樗亩穗娙菥哂辛己玫母哳l特性，它為減小輸出電壓的脈動(dòng)分量以及抑制開(kāi)關(guān)尖峰噪聲提供了極為有利的手段。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源具有多功能綜合保護(hù)：穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過(guò)壓保護(hù)（

9、超過(guò)輸出電壓的10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的10%）、缺相保護(hù)、短路過(guò)載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。尖脈沖抑制（可選）：電網(wǎng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)幅值很高，脈寬很窄的尖脈沖，它會(huì)擊穿耐壓較低的電子元件。穩(wěn)壓電源的抗浪涌組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。高頻鋁電解電容器還有多芯的形式，它將鋁箔分成較短的若干小段，用多引出片并聯(lián)連接以減小容抗中的電阻成份，同時(shí)，采用低電阻率的材料并用螺桿作為引出端子，以增強(qiáng)電容器承受大電流的能力。疊片電容也稱(chēng)為無(wú)