目錄

概述 : 電容在電源中的作用

1.電容的種類

常用到的三種電容：鋁電解電容、陶瓷電容和鉭電容。

2.電容的等效參數(shù) 3..電容在電源設(shè)計(jì)中的作用

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（decoupling/bypass）。

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）是減小局部電路對(duì)外的噪聲干擾。

如上圖所示：圖中的電源（開(kāi)關(guān)電源）為IC芯片A和B供電，電流經(jīng)C1后再經(jīng)過(guò)一段PCB走線（近似等效為一個(gè)電感）分開(kāi)兩路分別供給A和B。

C1濾波電容：由于一般開(kāi)關(guān)電源出來(lái)的紋波比較大，需要用C1對(duì)電源進(jìn)行濾波，為A和B提供穩(wěn)定的電壓（此時(shí)C1相當(dāng)于低頻電源）。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，因此一般使用鋁電解電容。在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(huì)更好一些。此外，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(dāng)A在某一瞬間需要一個(gè)很大的電流時(shí)（可以理解為負(fù)載變化很快時(shí)），如果沒(méi)有C2和C3，那么會(huì)因?yàn)榫€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（C2和C3相當(dāng)于局部高頻直流電源），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)減小很多，于是通過(guò)電流旁路起到了退耦的作用。

C4去耦電容：由于旁路電容C2和C3不是理想的，有時(shí)會(huì)有高頻分量竄出，因此需要加一個(gè)去耦電容來(lái)隔離干擾。

在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同電源的電容，稱呼就不一樣了。對(duì)于同一個(gè)電路來(lái)說(shuō)，旁路（bypass）電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象，把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。旁路防止其他器件通過(guò)輸入信號(hào)干擾本器件，去耦電容是防止本器件干擾其他器件。如下圖所示：

4.去耦電容在集成電路電源中的作用

去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。

數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說(shuō)，對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個(gè)蓄能電容，可選10μF左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來(lái)的，這種卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴(yán)格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF電源的電容，100MHz取0.01μF。

在模擬和數(shù)字的綜合系統(tǒng)中，除了每個(gè)電源管腳的一個(gè)電容外（該電容取值：對(duì)于數(shù)字域，電容大約為100nF；而對(duì)于模擬域，電容大約為10nF。），兩個(gè)域（數(shù)字和模擬域）還應(yīng)該有一個(gè)10uF左右的電容。如下圖所示：

ps:對(duì)于數(shù)字和模擬混合系統(tǒng)中，模擬電源和數(shù)字電源隔離的方法有：0歐姆電阻或者磁珠、光耦隔離。

文章由啟和科技編輯