旁路電容和耦合電容：以正確的方式穩(wěn)定電壓
發(fā)布日期:2024-02-03
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電子產(chǎn)品開發(fā)期間經(jīng)常需要用到旁路電容。圖1所示為一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器，可以從高電壓產(chǎn)生低電壓。在這種類型的電路中，旁路電容(CBYP)尤為重要。它必須支持輸入路徑上的開關(guān)電流，使得電源電壓足夠穩(wěn)定，能夠支持設(shè)備運(yùn)行。
圖1. ADP2441 開關(guān)穩(wěn)壓器，輸入端具有旁路電容CBYP。
因?yàn)榻祲恨D(zhuǎn)換器中的輸入電容是這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵路徑（熱回路）的一部分，所以CBYP 的連接必須保證盡可能少的寄生電感。因此，這個(gè)元件的安裝位置至關(guān)重要。圖2左側(cè)顯示的是不太好的布局。連接到旁路電容的走線細(xì)。流入電壓轉(zhuǎn)換器的電流也不是直接從旁路電容流入。旁路電容只是微微接觸主電路。這會(huì)增加電容產(chǎn)生的寄生電感，并降低此元件的作用。建議采用圖2右側(cè)所示布局，旁路電容的效率非常高。連接本身只會(huì)產(chǎn)生非常少量的寄生電感。從圖中還可以看出，變換器（例如開關(guān)穩(wěn)壓器）的引腳分配會(huì)對(duì)電路板的布局產(chǎn)生影響。從圖2右側(cè)可以看到，VIN和GND引腳之間的距離很近，比左側(cè)不太好的布局的距離更近。如此，旁路電容和集成電路之間的回路區(qū)域會(huì)更小。
圖2. 以不利方式連接的旁路電容（左側(cè)）和以有利方式連接的旁路電容（右側(cè)）。
因?yàn)榕月冯娙莸倪B接應(yīng)該保證盡可能少地產(chǎn)生寄生電感，所以建議將旁路電容和開關(guān)穩(wěn)壓器放在電路板的同一側(cè)。但是，在某些應(yīng)用中，正面的開關(guān)穩(wěn)壓器只能在電路板底部與旁路電容解耦。在沒有足夠空間容納較大的解耦電容時(shí)即是如此。在這種情況下，會(huì)采用通孔來連接電容。遺憾的是，通孔會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)納亨的寄生電感。為了讓這種連接的阻抗達(dá)到最低，人們提出了多種連接建議，具體如圖3所示。
圖3. 當(dāng)旁路電容與通孔連接時(shí)，有多種連接選項(xiàng)。
• 版本A并不是非常有利。在這個(gè)選項(xiàng)中，通孔和旁路電容之間采用細(xì)線路連接。根據(jù)電路板另一側(cè)支持路徑運(yùn)行的位置，這種布局安排也可能導(dǎo)致寄生電感增加。
• 版本B中，通孔的位置更靠近旁路電容，所以這個(gè)連接比較有利。此外，兩個(gè)通孔是并行使用。這可以降低整個(gè)連接的總電感。
• 版本C更加有利，其中連接的回路區(qū)域非常小，所以只會(huì)產(chǎn)生極少量的寄生電感。但是，因?yàn)榕月冯娙莘浅Ｐ。抑圃旃に嚨某杀竞艿?，所以無法或不能在組件下方做出通孔。
• 版本D提供了一個(gè)非常有趣的連接。根據(jù)特定的陶瓷旁路電容的設(shè)計(jì)方式，橫向連接至電路板產(chǎn)生的寄生電感可能最少。
這些元件要實(shí)現(xiàn)高效率，旁路電容位于電路板上的位置就至關(guān)重要。也就是，采用寄生電感可能最低的連接，這點(diǎn)非常重要。合適的連接應(yīng)該使用電路所在的電路板同一側(cè)，具體如圖2所示。在某些特殊情況下，可能需要將旁路電容連接在電路板背面，在這種情況下，應(yīng)該選擇圖3的B、C和D版本所示的寄生電感可能最低的連接。
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