如何为输入电压稳定选择合适的电容器

电器工程 电容器 电压调节器 高速
2022-02-01 12:20:41

我有一个设计,我有一些高速 IC,需要在输入电压线上放置一个电容器以稳定电压并防止出现尖峰或下降。我在 5v 和 300 到 500 mA 之间工作。我的研究表明,我需要一个电解电容器来完成这个应用,但我不知道如何选择合适的电容值。另外,为什么我不能为此目的使用调节器?我的 IC 的数据表表明我应该使用电容器,但 VR 不会做得更好吗?

1个回答

为什么我不能为此目的使用调节器?

主要是因为每个芯片都不能紧挨着稳压器。您的芯片离为其供电的稳压器越远,从稳压器到 Vcc 引脚(以及从返回的接地引脚)的连接中的电阻和电感就越大。

如果芯片的电流消耗发生变化,该电阻和电感将导致 Vcc 引脚上的电压发生变化。

我不知道如何选择合适的电容值。

有两种方式来看待这个问题。

  1. 当您的芯片改变其电流消耗时,该 di/dt 将在电感上产生一个电压降,返回到电压源。您需要一个能够提供(或吸收)电流增量的电容器,直到来自源的电流可以响应。

    不幸的是,以这种方式选择电容器需要了解两件您通常不知道的事情:芯片产生的 di/dt 是多少(在某些情况下您可能实际上知道这一点),以及连接到源(您可以使用良好的电源完整性工具进行模拟,但这很昂贵)。

  2. 您可以设计旁路电容器,以在您感兴趣的所有频率下提供低阻抗接地连接。

    因为 \$Z=\dfrac{1}{j\omega{}C}\$,所以低值电容器在低频下会具有高阻抗。

    高值电容器将需要更大的封装,并且由于其等效串联电感 (ESL) 而在高频下具有高阻抗,其中 \$Z=j\omega{}L\$。

    解决方案是将几个电容值并联,以便覆盖所有频率。一个好的电容器供应商将提供 ESL 和 ESR 特性,以便您可以模拟您的电容器组合并找到有效的组合。

我的研究表明我需要一个电解电容器用于此应用

一种常见的设置是在每个芯片的 Vcc 引脚上放置一个 0.1 uF 陶瓷电容器,并在电路板上散布一些大容量的电解液(不一定每个芯片一个)。从您分享的内容中不清楚这是否适合您的设计。

一般来说,高值(在更大的封装中,通常是电解电容)不需要像小值(小封装)电容器那样靠近芯片,因为它们在电感将它们与负载(芯片)分开的较低频率下很有用) 影响较小。也许可以在 4 个或更多负载之间共享一个 10 uF 电容器。并且可以在电路板周围散布一些 47 或 100 uF 的电容器。

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