我们可以在 PCB 板上构建电容器吗?

电器工程 电路板 电容器 pcb设计
2022-01-22 05:15:25

对于 nF 或 µF 电容的大小,我希望我可以将它们构建在 PCB 板上。电容器就像两个金属层和它们之间的东西。

这可能吗?

不买电容,只在PCB板上设计电容。PCB板上的双金属层。

4个回答

仅在标准的两层FR-4板上铺设铜线将很难达到 1 nF。电容大致由平行板方程给出:

C=ϵAd

在这种情况下

C=(4.7)(8.854×1012)A(1.6×103)

要么

C=A(2.6×108F/m2)

这意味着您需要 0.038 m 2或 380 cm 2的铜面积才能达到 1 nF。我使用 4.7 作为 FR-4 的典型介电常数(相对介电常数),使用 1.6 mm 作为典型电路板厚度。

通过平行铜区域制造 pF 级电容器的情况并不少见,但通常在d项可以小得多的多层板上完成。这种构造的电容器可以实现比分立电容器更低的ESRESL,因此在非常高频电路中绕过电源很有价值。

还有一些公司制造特殊材料,可以层压在多层 PCB 中以提供高介电常数层,从而通过金属图案化构建更大的电容器值。3M就是其中之一。这些通常称为嵌入式电容器或埋入式电容器。请联系您的 PCB 制造车间,看看他们是否支持这种材料。

以这种方式构建电容器是可能的,但您可以忘记 µF。它很可能在 pF 范围内。

我认为计算平板电容器电容的公式在这里是合适的。 C=εAd

很难在 PCB 上构建大面积,并且您不能将板间距任意小,因为我们很难以这种方式构建它,而且您可能还希望它能够在其上施加一些电压.

是的,这意味着你会从走线获得电路板上的电容,它通常不是一个大值,但它很重要,特别是如果你有很长的走线彼此靠近并且你正在运行高频。

对于 PCB 上的电容器,我们需要查看面积为 A、板之间的距离为 d 和相对介电常数的平行板电容器的常用公式εr.

C=ε0εrAd

让我们使用一些常见的数字:我们的 PCB 面积为 100 mm x 100 mm = 0.01 m 2,核心厚度为 1.5 mm,FR4(又名“PCB 型环氧树脂”)作为εr约。4.2. 因此,

C=8.851012Fm4.20.01 m20.0015 m

C=248 pF

即使我们使用更薄的电介质(FR4 芯),甚至可能使用超过两块板的多层板,接近 nF 也会很大,我们离进入 µF 范围还很远。

但是,您可以在电路板的边缘使用一些电容器,并使用两个充当电容器的铜平面将它们的电压分布在整个电路板上。与 PCB 电容器并联的分立电容器可以充当一个近乎完美的集总电容器,为您的快速逻辑或电源设计提供温暖的模糊性。

如果您需要精确或较大的值,您不会使用 PCB 电容器,但您可以使用它在您的整个设计中创建一个非常好的配电系统。

一种更深奥的电容器形式使用边缘场,并将两个电极以交织的分形图案布置在两层上。没有封闭形式的解决方案,而且它对制造公差非常敏感,因此在这种情况下实际上没有用。电容的提升将在 4X 到 5X 的范围内。只是为了完整性而提到的。完全不建议。