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          PCB設計中電容的擺放

          發布時間:2024-04-17 責任編輯:lina

          【導讀】電容在高速 PCB 設計中起著重要的作用,通常也是 PCB 上用得最多的器件。在 PCB 中,電容通 常分為濾波電容、去耦電容、儲能電容等。 我們通常把電源模塊輸入、輸出回路的電容稱為濾波電容。簡單理解就是,保證輸入、輸出電源 穩定的電容。在電源模塊中,濾波電容擺放的原則是“先大后小”。如圖2.48.1所示,濾波電容按箭頭 方向先大后小擺放。


          電容在高速 PCB 設計中起著重要的作用,通常也是 PCB 上用得最多的器件。在 PCB 中,電容通 常分為濾波電容、去耦電容、儲能電容等。 


          1. 電源輸出電容,濾波電容 


          我們通常把電源模塊輸入、輸出回路的電容稱為濾波電容。簡單理解就是,保證輸入、輸出電源 穩定的電容。在電源模塊中,濾波電容擺放的原則是“先大后小”。如圖2.48.1所示,濾波電容按箭頭 方向先大后小擺放。


          PCB設計中電容的擺放


          電源設計時,要注意走線和銅皮足夠寬、過孔數量足夠多,保證通流能力滿足需求。寬度和過孔 數量結合電流大小來評估。


          電源輸入電容


          PCB設計中電容的擺放


          電源輸入電容與開關環路形成一個電流環。這個電流環路的變化幅度大,Iout的幅度。頻率是開關頻率。DCDC芯片開關過程中產生,這個電流環產生的電流的變化,包含了較快的di/dt。


          同步BUCK的方式,續流路徑要經過芯片的GND管腳,輸入電容要接在芯片的GND和Vin之間,路徑竟可能的短粗。


          PCB設計中電容的擺放

          這個電流環面積足夠的小,這個電流環對外輻射就會越好。


          2. 去耦電容


          高速 IC的電源引腳需要足夠多的去耦電容,最好能保證每個引腳有一個。實際設計中,如果沒 有空間擺放去耦電容,則可以酌情刪減。


          IC 電源引腳的去耦電容的容值通常會比較小,如 0.1μF、0.01μF 等;對應的封裝也比較小,如 0402封裝、0603封裝等。在擺放去耦電容時,應注意以下幾點。 


          (1)盡可能靠近電源引腳放置,否則可能起不到去耦作用。理論上講,電容有一定的去耦半徑范 圍,所以應嚴格執行就近原則。 


          (2)去耦電容到電源引腳引線盡量短,而且引線要加粗,通常線寬為8~15mil(1mil = 0.0254mm)。加粗目的在于減小引線電感,保證電源性能。 


          (3)去耦電容的電源、地引腳從焊盤引出線后,就近打孔,連接到電源、地平面上。該引線同樣要 加粗,過孔盡量用大孔,如能用孔徑10mil 的孔,就不用8mil的孔。 


          (4)保證去耦環路盡量小。去耦電容常見的擺放示例如圖2.48.2~圖2.48.4所示。圖2.48.2~圖2.48.4所示是SOP封裝的IC 去耦電容的擺放方式,QFP等封裝的與此類似。


          PCB設計中電容的擺放


          常見的 BGA封裝,其去耦電容通常放在 BGA下面,即背面。由于 BGA 封裝引腳密度大,因此去 耦電容一般放的不是很多,但應盡量多擺放一些,如圖2.48.5所示。


          PCB設計中電容的擺放


          3. 儲能電容 


          儲能電容的作用就是保證IC在用電時,能在最短的時間內提供電能。儲能電容的容值一般比較 大,對應的封裝也比較大。在PCB中,儲能電容可以離器件遠一些,但也不能太遠,如圖2.48.6所示。常見的儲能電容扇孔方式,如圖2.48.7所示。


          PCB設計中電容的擺放


          電容扇孔、扇線原則如下。 

          (1)引線盡量短且加粗,這樣有較小的寄生電感。 

          (2)對于儲能電容,或者過電流比較大的器件,打孔時應盡量多打幾個。 

          (3)當然,電氣性能最好的扇孔是盤中孔。實際需要綜合考慮

          作者:朱曉明,來源:硬件十萬個為什么


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