在之前的文章中我们解释了电容器的频率特性以及它们如何用于降噪,详细可参考:《使用电容解决开关噪声的措施》在本文和接下来的两篇文章中,我们将解释去耦电容的有效使用。
emc设计:有效使用去耦电容器
从广义上讲,有效使用去耦电容有两点需要记住,除此之外,还有一些事项需要注意。在本文中,在讨论这三个主题中,我们将重点关注下面的第1点。
第1点:使用多个去耦电容
要点2:降低电容ESL(等效串联电感)
其他需要注意的事项
第1点:使用多个去耦电容
一种解耦电容器的有效方法涉及不使用单个电容器,而是使用多个电容器进行去耦。使用多个电容器时,使用具有相同电容的电容器和使用具有不同电容值的电容器组合时,效果会有所不同。
一、使用具有相同电容值的多个电容器时
1.右图显示了使用单个22μF电容(蓝色)的情况下的频率特性,其中添加了另一个这样的电容(红色),还添加了另一个电容,使用三个电容(紫色) 。
2.如图所示,当添加具有相同电容值的电容器时,阻抗在整个频率范围内向下移动,也就是说,阻抗降低。
3.当将具有相同值的电容器并联连接时,考虑到谐振点的电容特性,可以理解这一点,谐振点阻抗取决于ESR(等效串联电阻),以及由于电感特性引起的电感特性。超出谐振点的ESL(等效串联电感)。
4.并联连接的电容是相加的,因此当连接三个这样的电容器时,电容为66μF,并且电容区域中的阻抗减小。
三个电容器的ESR并联连接,因此谐振点处的阻抗是,如果假设所有电容器的ESR值相同,则ESR减小到1/3,阻抗也是降低。
超出谐振点的电感区域中的电容器的ESL 也是并联的,因此,如果三个电容器的ESL值全部相同,则ESL减小到1/3并且阻抗也减小。
以这种方式,通过使用具有相同值的多个电容器,可以在整个频率范围内降低阻抗,因此可以进一步衰减噪声。
二、使用具有不同电容值的多个电容器时
这是并联添加值为22μF,0.1μF和0.01μF的电容器的情况下的频率特性,通过添加具有小电容的电容器,可以降低高频阻抗。0.1μF和0.01μF电容的频率特性与单独的22μF电容的特性相结合,从而产生所示的特性(红色虚线)。
这里需要注意的是,根据频率可能发生反共振,因此阻抗增加而不是减小,并且EMI恶化。在电容特性和电感特性相交的点处发生反共振。
通常,根据要减小的噪声的频率来选择要添加的电容的值。
这里示出的频率特性图是理想的示例,并且没有考虑由于电路板中的图案布线等引起的寄生成分,在采取实际措施来抵消噪声时,必须包括寄生元件的影响。在下一篇文章中,将解释上述第二点。
使用电容器处理噪声关键点:
1.有效使用去耦电容有两个要点:
(1)使用多个电容;
(2)降低电容ESL值。
2.使用多个电容器时,效果会根据电容值是否相同或不同而不同。
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