电池供电是否需要去耦电容?

电器工程 电池 去耦电容
2022-01-27 06:13:08

目前,我使用电池运行所有小工具,不使用去耦电容器。从电池中获取能量时,它们通常需要/有用吗?

4个回答

从广义上讲,您应该始终使用它们。这只是一件不会伤害你的事情,但可能会导致严重的问题被忽视。

您可能没有看到电池有任何重大问题,因为它们放置在相对靠近您的芯片的位置,并且因为它们具有抑制高频信号的内部电阻。

这仍然可能导致更高频率信号的功率问题。如果微控制器以 20MHz 的频率运行,那么每秒会产生 20e6 个电流脉冲。这似乎不是一个大问题,但是当足够多的输入同时发生变化时,您可能会导致接地反弹或许多类似问题,这些问题伴随着高电感接地路径。

如果有帮助,维基百科文章有一些背景。

去耦电容器术语的额外内容

去耦电容器的工作是将您的设备功率从电路的其余部分“解耦”。如果去耦电容器发挥作用,您将只测量直流功率消耗。他们移除交流电波。

去耦电容器有不同的术语。

容量电容器充当大电源,可以在一段时间内供电,这些是功能所必需的。如果没有大容量过滤器帽,您将不得不拥有时间相关的电流,因为您的芯片会在其周期中拉动电源。

旁路电容器的价值通常较低,旨在终止较高的频率。随着频率的降低,电容器的阻抗会降低。较小值的电容器具有较高的阻抗。这些小电容器是终止高频波的支柱。

十年电容器是旁路电容器的另一个术语,但名称意味着更多。如果您的大容量过滤器帽是 0.1uF,那么您的十年上限将是 0.01uF 和 0.001 甚至 0.0001uF,具体取决于您在做什么。通常我只看到 1 个十年上限,但我之前不得不使用 2 或 3 个。

去耦不是为了平滑功率,去耦是关于抑制由产生高转换速率信号的电路产生的高频噪声,尤其是逻辑电路。

当一个节点在几纳秒内变化几伏时,需要一小段电流来对该节点的电容进行充电/放电。如果您有一堆 IC 共享电源线,则电源线中的电感意味着进入一个 IC 的电流块会转化为另一个 IC 的电源电压骤降,这可能会使事情进入意想不到的状态。

在每个 IC 上设置一个良好的高频上限的原因是单独提供这些电流,从而将 IC 的供应需求彼此“分离”。

它们很有用,因为消耗功率的设备也会引起涟漪——不仅仅是调节器。例如,微控制器将在时钟上升沿消耗更多电流,而在其他情况下则更少。这种消耗会导致电源电压略微下降。如果一切都在同一个时钟上运行,那就更糟了。通过电源引脚上的电容器,可以减少这种纹波。这是个好主意。

电池具有内阻。微控制器和其他数字逻辑汲取的电流脉冲会导致电池电压下降。必须在电源轨上放置一个大容量去耦电容(10µF 左右),以防止大的下降导致问题。不要忘记所有数字逻辑 IC 的 Vdd 上还需要 100nF 的小电容,以提供本地电流源。PCB 上的走线电感将使这些成为必要,否则您可能会发现奇怪和不寻常的错误正在影响您的电路。