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旁路電容和耦合電容:以正確的方式穩(wěn)定電壓

2024/01/30
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電子產(chǎn)品開發(fā)期間經(jīng)常需要用到旁路電容。圖1所示為一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器,可以從高電壓產(chǎn)生低電壓。在這種類型的電路中,旁路電容(CBYP)尤為重要。它必須支持輸入路徑上的開關(guān)電流,使得電源電壓足夠穩(wěn)定,能夠支持設(shè)備運(yùn)行。

圖1. ADP2441?開關(guān)穩(wěn)壓器,輸入端具有旁路電容CBYP。

因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E9%99%8D%E5%8E%8B%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%99%A8/">降壓轉(zhuǎn)換器中的輸入電容是這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵路徑(熱回路)的一部分,所以CBYP?的連接必須保證盡可能少的寄生電感。因此,這個(gè)元件的安裝位置至關(guān)重要。圖2左側(cè)顯示的是不太好的布局。連接到旁路電容的走線細(xì)。流入電壓轉(zhuǎn)換器的電流也不是直接從旁路電容流入。旁路電容只是微微接觸主電路。這會(huì)增加電容產(chǎn)生的寄生電感,并降低此元件的作用。建議采用圖2右側(cè)所示布局,旁路電容的效率非常高。連接本身只會(huì)產(chǎn)生非常少量的寄生電感。從圖中還可以看出,變換器(例如開關(guān)穩(wěn)壓器)的引腳分配會(huì)對電路板的布局產(chǎn)生影響。從圖2右側(cè)可以看到,VIN和GND引腳之間的距離很近,比左側(cè)不太好的布局的距離更近。如此,旁路電容和集成電路之間的回路區(qū)域會(huì)更小。

圖2. 以不利方式連接的旁路電容(左側(cè))和以有利方式連接的旁路電容(右側(cè))。

因?yàn)榕月冯娙莸倪B接應(yīng)該保證盡可能少地產(chǎn)生寄生電感,所以建議將旁路電容和開關(guān)穩(wěn)壓器放在電路板的同一側(cè)。但是,在某些應(yīng)用中,正面的開關(guān)穩(wěn)壓器只能在電路板底部與旁路電容解耦。在沒有足夠空間容納較大的解耦電容時(shí)即是如此。在這種情況下,會(huì)采用通孔來連接電容。遺憾的是,通孔會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)納亨的寄生電感。為了讓這種連接的阻抗達(dá)到最低,人們提出了多種連接建議,具體如圖3所示。

圖3. 當(dāng)旁路電容與通孔連接時(shí),有多種連接選項(xiàng)。

版本A并不是非常有利。在這個(gè)選項(xiàng)中,通孔和旁路電容之間采用細(xì)線路連接。根據(jù)電路板另一側(cè)支持路徑運(yùn)行的位置,這種布局安排也可能導(dǎo)致寄生電感增加。

版本B中,通孔的位置更靠近旁路電容,所以這個(gè)連接比較有利。此外,兩個(gè)通孔是并行使用。這可以降低整個(gè)連接的總電感。

版本C更加有利,其中連接的回路區(qū)域非常小,所以只會(huì)產(chǎn)生極少量的寄生電感。但是,因?yàn)榕月冯娙莘浅P?,且制造工藝的成本很低,所以無法或不能在組件下方做出通孔。

版本D提供了一個(gè)非常有趣的連接。根據(jù)特定的陶瓷旁路電容的設(shè)計(jì)方式,橫向連接至電路板產(chǎn)生的寄生電感可能最少。

這些元件要實(shí)現(xiàn)高效率,旁路電容位于電路板上的位置就至關(guān)重要。也就是,采用寄生電感可能最低的連接,這點(diǎn)非常重要。合適的連接應(yīng)該使用電路所在的電路板同一側(cè),具體如圖2所示。在某些特殊情況下,可能需要將旁路電容連接在電路板背面,在這種情況下,應(yīng)該選擇圖3的B、C和D版本所示的寄生電感可能最低的連接。

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亞德諾半導(dǎo)體全稱為亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司(analog devices,inc.)簡稱ADI。是一家專營半導(dǎo)體傳感器和信號處理ic的卓越的供應(yīng)商,ADI將創(chuàng)新、業(yè)績和卓越作為企業(yè)的文化支柱,并基此成長為該技術(shù)領(lǐng)域最持久高速增長的企業(yè)之一。ADI是業(yè)界卓越的半導(dǎo)體公司,在模擬信號、混合信號和數(shù)字信號處理的設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域都發(fā)揮著十分重要的作用。

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Analog Devices, Inc.(簡稱ADI)始終致力于設(shè)計(jì)與制造先進(jìn)的半導(dǎo)體產(chǎn)品和優(yōu)秀解決方案,憑借杰出的傳感、測量和連接技術(shù),搭建連接真實(shí)世界和數(shù)字世界的智能化橋梁,從而幫助客戶重新認(rèn)識(shí)周圍的世界。