【導讀】電容在高速 PCB 設計中起著重要的作用,通常也是 PCB 上用得最多的器件。在 PCB 中,電容通 常分為濾波電容、去耦電容、儲能電容等。 我們通常把電源模塊輸入、輸出回路的電容稱為濾波電容。簡單理解就是,保證輸入、輸出電源 穩定的電容。在電源模塊中,濾波電容擺放的原則是“先大后小”。如圖2.48.1所示,濾波電容按箭頭 方向先大后小擺放。
電容在高速 PCB 設計中起著重要的作用,通常也是 PCB 上用得最多的器件。在 PCB 中,電容通 常分為濾波電容、去耦電容、儲能電容等。
1. 電源輸出電容,濾波電容
我們通常把電源模塊輸入、輸出回路的電容稱為濾波電容。簡單理解就是,保證輸入、輸出電源 穩定的電容。在電源模塊中,濾波電容擺放的原則是“先大后小”。如圖2.48.1所示,濾波電容按箭頭 方向先大后小擺放。
電源設計時,要注意走線和銅皮足夠寬、過孔數量足夠多,保證通流能力滿足需求。寬度和過孔 數量結合電流大小來評估。
電源輸入電容
電源輸入電容與開關環路形成一個電流環。這個電流環路的變化幅度大,Iout的幅度。頻率是開關頻率。DCDC芯片開關過程中產生,這個電流環產生的電流的變化,包含了較快的di/dt。
同步BUCK的方式,續流路徑要經過芯片的GND管腳,輸入電容要接在芯片的GND和Vin之間,路徑竟可能的短粗。
這個電流環面積足夠的小,這個電流環對外輻射就會越好。
2. 去耦電容
高速 IC的電源引腳需要足夠多的去耦電容,最好能保證每個引腳有一個。實際設計中,如果沒 有空間擺放去耦電容,則可以酌情刪減。
IC 電源引腳的去耦電容的容值通常會比較小,如 0.1μF、0.01μF 等;對應的封裝也比較小,如 0402封裝、0603封裝等。在擺放去耦電容時,應注意以下幾點。
(1)盡可能靠近電源引腳放置,否則可能起不到去耦作用。理論上講,電容有一定的去耦半徑范 圍,所以應嚴格執行就近原則。
(2)去耦電容到電源引腳引線盡量短,而且引線要加粗,通常線寬為8~15mil(1mil = 0.0254mm)。加粗目的在于減小引線電感,保證電源性能。
(3)去耦電容的電源、地引腳從焊盤引出線后,就近打孔,連接到電源、地平面上。該引線同樣要 加粗,過孔盡量用大孔,如能用孔徑10mil 的孔,就不用8mil的孔。
(4)保證去耦環路盡量小。去耦電容常見的擺放示例如圖2.48.2~圖2.48.4所示。圖2.48.2~圖2.48.4所示是SOP封裝的IC 去耦電容的擺放方式,QFP等封裝的與此類似。
常見的 BGA封裝,其去耦電容通常放在 BGA下面,即背面。由于 BGA 封裝引腳密度大,因此去 耦電容一般放的不是很多,但應盡量多擺放一些,如圖2.48.5所示。
3. 儲能電容
儲能電容的作用就是保證IC在用電時,能在最短的時間內提供電能。儲能電容的容值一般比較 大,對應的封裝也比較大。在PCB中,儲能電容可以離器件遠一些,但也不能太遠,如圖2.48.6所示。常見的儲能電容扇孔方式,如圖2.48.7所示。
電容扇孔、扇線原則如下。
(1)引線盡量短且加粗,這樣有較小的寄生電感。
(2)對于儲能電容,或者過電流比較大的器件,打孔時應盡量多打幾個。
(3)當然,電氣性能最好的扇孔是盤中孔。實際需要綜合考慮
(作者:朱曉明,來源:硬件十萬個為什么)
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