Vbat上的分散电容可否合并

zjcpu66 · 发表于 2014-10-20 16:05:08

最近遇到LTE项目有很多电容声的问题，一拨打电话就会听到电容声，怀疑是PA工作时的大电流导致VBAT不稳产生纹波导致电容发声。查看原理图，VBAT通路有很多0603的陶瓷电容，有好几个都是并联到地的（4.7uf、2.2uf都有），不知道可否将相邻的几颗电容合并为一颗等值或者稍大点的钽电容？对电路有什么影响吗？是否可忽略这种影响。

aquasnake · 发表于 2014-10-25 12:37:04

本帖最后由 aquasnake 于 2014-10-25 20:46 编辑

咸蛋超人兄必是FAE，回答问题必先引经据典，图表公式再到result推论，以此可以给人一种相当专业跟权威的感觉，这种style大多数人都会很喜欢。而且会让人有一种专业上的仰视感。

我不用图表，不用公式，把问题简单化，比喻化说一下。

1。 ESR/ESL
多个电容分散的话，比单一整合大电容具有更小的ESR，原理很简单，多个电容并联阻抗小。
制造中每个电容都有ESL，跟本身的C一起形成一个LC震荡器，在某频点上有一个固有谐振频率。容值越大，谐振频率越低，单一电容的谐振频率点就是一个单点频率陷波器，多个电容并联在频域上具有更广的陷波频带（多点，非连续，不严谨的话可以认为是频带陷波），这样对一定宽频干扰的滤波作用更好。
由此，不建议多电容用一个大电容代替。

2。成本
多个小电容具有成本优势，手机电路，通常VBAT上要挂总容值大约47uF(视RF PA工艺，砷化金家 PA大约22uF够了）的电容，你回去问下采购，2个22uF贵还是一个47uF贵？2个10uF贵，还是一个22uF贵？
结论，针对几十uF的SMD贴装工艺的电解电容，多个小电容比单一大电容具有成本优势

3。性能
多个电容分散分布，不是随便摆那里就OK了。这个我用比喻法，电容作用，类似水库，不同的地区有的地方下暴雨发洪水，有的地方干旱缺水，那么就造水库来平衡空间/时间上气候变化稳定水位线来达到高效供水的目的。造水库的话存在选址问题，就是该地区水位线波动频繁且幅度比较大的地区，就近造水库，就近供水。
那么问题来了，中国山东蓝翔技校的学生问，可不可以把水库集中起来全国只造一个呢？当然是否定，南水北调挖运河，你深圳水库续的水输到北京早就流干了。
电容也一样，VBAT走线并非是一个点，有时候是贯穿整个主板，用一个大电容去蓄电滤波，在空间上力所不及。

结论，不同电容离散分布具有更好的性能。

zhangjunxuan21 · 发表于 2014-10-21 10:57:14

多个陶瓷电容并联可以减小寄生电阻，减小电源纹波。可以考虑加个胆电容防止电源抖动(自己百度一下胆电容的作用有点忘了)，不建议4个合并为一个，可以2个陶瓷电容1个胆电容搭配使用试试

zjcpu66 · 发表于 2014-10-20 17:56:37

leatsen 发表于 2014-10-20 16:35
不可以，不同容值滤波频率不一样。

我指的是UF级别的大电容，这也分频率吗？比如4个4.7UF挨着摆放的，我将其合并为一颗22UF的钽电容。

leatsen · 发表于 2014-10-20 16:35:40

不可以，不同容值滤波频率不一样。

criterion · 发表于 2014-10-22 02:10:46

zjcpu66 发表于 2014-10-20 17:56
我指的是UF级别的大电容，这也分频率吗？比如4个4.7UF挨着摆放的，我将其合并为一颗22UF的钽电容。

也不是不行假设都是MLCC材质好了
问题是由下图你也看到
你用一颗22uF 其抑制噪声能力  反而变差啊

所以假设都是MLCC情况下你用单一颗22uF
抑制噪声能力  不会比较好充其量是比较省空间跟Cost

那如果要比较MLCC跟钽质电容由下图你可看到
同样MLCC 电容值大的  抑制噪声能力较佳(因为ESR较小)
同样电容值 MLCC的抑制噪声能力会比钽质电容好

所以由下图也看出  MLCC的稳压能力较好

但由下图也知  MLCC  尤其是Y5V系列会因为温度升高
而使电容值下降  以至于稳压效果变差
换句话说
MLCC在温度方面的稳定性就不如钽质电容了

你现在是LTE  耗电流本来就会比较大了所以温度易升高
加上若你这MLCC是摆在PMIC或PA附近
就更容易因温度上升  电容值下降  以至于稳压能力变差

所以你可以先把这4颗4.7 uF的MLCC
改换成4颗4.7 uF的钽质电容试试

其他详细原理可参照

在此就不赘述

zjcpu66 · 发表于 2014-10-22 12:20:23

criterion 发表于 2014-10-22 02:10
也不是不行假设都是MLCC材质好了
问题是由下图你也看到
你用一颗22uF 其抑制噪声能力反而变差啊 ...

多谢图文并茂的讲了这么多。你是从噪声抑制这方面去剖析的，相同容值的情况下，钽电容的ESR确实比陶瓷电容大，而且多个电容并联ESR也是会比单个要小，一个钽电容确实不利于噪声滤除（基于cost考虑，没有1对1更换）。但不知道这样的噪声（pa产生的217hz的低频纹波）对电路有什么具体影响？有碰到过实例吗?现在我们主要是从电容声方面去在考虑，因为像这种大的陶瓷电容比较容易发声。将其换成钽电容就好多了，没有过多的关注这个噪声对电路的实际影响。

haobo242 · 发表于 2014-10-23 09:15:31

大神criterion来了！

brookwang · 发表于 2014-10-23 16:01:24

注意 L C 电路对音频GND的串扰，最关键是找到噪声源，采用降低噪声源和耦合路径隔离（音频地隔离）的方法来解决。在串扰方面，电容值本身影响可能还没有电容的位置影响来的大。

zjcpu66 · 发表于 2014-10-27 11:07:34

aquasnake 发表于 2014-10-25 12:37
咸蛋超人兄必是FAE，回答问题必先引经据典，图表公式再到result推论，以此可以给人一种相当专业跟权威的感 ...

多谢大神指点。理论很强大。有力的说明了分散电容相比单个电容的优势。

jiayou_ljp · 发表于 2014-10-27 11:25:58

顶顶顶

bimingpan · 发表于 2014-10-27 11:59:34

劝楼主还是放弃吧，你这个想法之前尝试过，把大电容都更换钽电容之后RF的调制普还是频率误差什么的参数过不了。

cp_pan · 发表于 2014-11-19 16:56:59

先回个贴！挣个rd币！

tuteng_2011 · 发表于 2014-12-4 09:40:53

这方面大神多了

seawaterblue · 发表于 2014-12-4 15:09:15

电路上的解决和分析上面的几位大神都讲的比较清楚了，那你有没有换过其他家的MLCC实验？
还有一种是头痛医脚的方法，从结构和声学的角度解决发声，只要用户听不到就行了，呵呵，声音也有频率嘛

dhs · 发表于 2014-12-9 20:51:07

哇，看到两位大神级人物发表看法。。。

DZ87 · 发表于 2014-12-11 19:32:45

都是高手，看来逛论坛可以学到蛮多东西的样子

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