ZT PCB电源去耦设计指南

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PCB电源去耦设计指南

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的确是不错的东东

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工程师们在设计PCB电源分配系统的时候，首先把整个设计分成四个部分：电源(电池、转换器或者整流器)、PCB、电路板去耦电容和芯片去耦电容。本文将主要关注PCB和芯片去耦电容。电路板去耦电容通常很大，大约是10mF或者更大，而且主要用于特定场合中。
设计一个去耦电容包括两步。首先，根据电气计算电容值，然后将电容放置在PCB上。确切地讲，电容放在离数字芯片多远的地方合适？但人们常常忽略了PCB本身就是去耦设计的一部分。本文将讨论在哪里电路板适合去耦设计。
去耦需求
基本上，电源通过一根导线向数字芯片提供能量。这个电源有可能离芯片比较“远”。电源线为5 英寸长的16 AWG的电线和4英寸长的20mil的走线并不少见。这些导线具有电阻、电容和感应，这些都影响能量的传送。电感和导线的长度成正比，是产生大多数质量问题的原因。
走线需要着重考虑，因为它决定了总的电感和电流流动的环路环路。这个环路环路能够而且很可能会辐射电磁干扰(EMI)。
在芯片的旁边放置一个小电源(比如电容)，能让电容到芯片Vcc管脚之间的走线长度最小，从而减少环路面积。这能尽量减少由导线电感引起的电压降问题。由于回路环路减小了，所以EMI也减小了。
直接把数字芯片U1连接到电源上意味着可能需要几英寸的走线。可以将具有寄生电感L2和R2的电容C1插入到电路中离芯片比较近的地方，距离小于1英寸(图1)。L3是C1 和 U1之间的导线电感。L1 和 R1是从电源到电容之间导线的寄生参数。


这样，可将走线长度减小到mil量级，将导线阻抗减小到可以应用的程度。C2在这里非常重要，它决定电源必须供给多少电流。C2代表了U1的内部负载和U1必须驱动的外部负载。当S1关闭时，这些负载连接到电源，并马上需要电流。
电感是电源和开关之间阻抗的主要来源。例如，对于10mil宽度的走线，电阻、电容和电感分别大约是0.02Ω/in，2 pF/in和20nH/in。这些是用于PCB板的走线(微带线和带状线)和导线的典型数据。当频率大约高于100 kHz时，感抗jΩl是主要阻抗。
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