Jak umístit kondenzátory v návrhu desek plošných spojů?

Kondenzátory hrají důležitou roli v návrhu vysokorychlostních desek plošných spojů a jsou často nejpoužívanějším zařízením na deskách plošných spojů. V deskách plošných spojů se kondenzátory obvykle dělí na filtrační kondenzátory, oddělovací kondenzátory, kondenzátory pro ukládání energie atd.

1. Výstupní kondenzátor, filtrační kondenzátor

Kondenzátor vstupních a výstupních obvodů napájecího modulu obvykle označujeme jako filtrační kondenzátor. Jednoduše řečeno, kondenzátor zajišťuje stabilitu vstupního a výstupního napájení. V napájecím modulu by měl být filtrační kondenzátor nejprve velký, poté malý. Jak je znázorněno na obrázku, filtrační kondenzátor je umístěn ve směru šipky nejprve velký a poté malý.

wps_doc_0

Při návrhu napájecího zdroje je třeba dbát na to, aby vodiče a měděný plášť byly dostatečně široké a aby počet otvorů byl dostatečný k zajištění požadované průtokové kapacity. Šířka a počet otvorů se posuzují ve spojení s proudem.

Vstupní kapacita

wps_doc_1

Vstupní napájecí kondenzátor tvoří se spínací smyčkou proudovou smyčku. Tato proudová smyčka se mění o velkou amplitudu, amplitudu Iout. Frekvence je spínací frekvence. Během spínacího procesu DCDC čipu se proud generovaný touto proudovou smyčkou mění, včetně rychlejšího di/dt.

V synchronním režimu BUCK by měla cesta spojitého proudu procházet pinem GND čipu a vstupní kondenzátor by měl být připojen mezi GND a Vin čipu, takže cesta může být krátká a silná.

wps_doc_2

Čím je plocha tohoto proudového prstence dostatečně malá, tím lepší bude vnější vyzařování tohoto proudového prstence.

2. Oddělovací kondenzátor
Napájecí pin vysokorychlostního integrovaného obvodu potřebuje dostatek oddělovacích kondenzátorů, nejlépe jeden na pin. V reálném návrhu, pokud pro oddělovací kondenzátor není místo, lze jej v případě potřeby odstranit.
Oddělovací kapacita pinu napájecího zdroje integrovaného obvodu je obvykle malá, například 0,1 μF, 0,01 μF atd. Odpovídající pouzdro je také relativně malé, například pouzdro 0402, pouzdro 0603 atd. Při umisťování oddělovacích kondenzátorů je třeba dbát na následující body.
(1) Umístěte co nejblíže k pinu napájecího zdroje, jinak nemusí mít oddělovací účinek. Teoreticky má kondenzátor určitý oddělovací poloměr, takže by měl být striktně dodržován princip blízkosti.
(2) Oddělovací kondenzátor k napájecímu pinu by měl být co nejkratší a vodič by měl být tlustý, obvykle je šířka vodiče 8 ~ 15 mil (1 mil = 0,0254 mm). Účelem zesílení je snížení indukčnosti vodičů a zajištění výkonu zdroje napájení.
(3) Po vyvedení napájecích a zemnících pinů oddělovacího kondenzátoru ze svařovací plošky vyvrtejte otvory v jejich blízkosti a připojte je k napájecímu a zemnícímu kontaktu. Kabel by měl být také zesílený a otvor by měl být co největší. Pokud lze použít otvor s průměrem 10 mil, neměl by se použít otvor s průměrem 8 mil.
(4) Zajistěte, aby oddělovací smyčka byla co nejmenší

3. Kondenzátor pro ukládání energie
Úlohou akumulačního kondenzátoru energie je zajistit, aby integrovaný obvod mohl dodávat energii v co nejkratším čase při použití elektřiny. Kapacita akumulačního kondenzátoru energie je obecně velká a odpovídající pouzdro je také velké. Na desce plošných spojů může být akumulační kondenzátor energie umístěn daleko od zařízení, ale ne příliš daleko, jak je znázorněno na obrázku. Běžný režim vějířového otvoru akumulačního kondenzátoru energie je znázorněn na obrázku.

wps_doc_3

Principy otvorů pro ventilátory a kabelů jsou následující:
(1) Vodič je co nejkratší a nejtlustší, aby byla malá parazitní indukčnost.
(2) U kondenzátorů pro ukládání energie nebo zařízení s velkým nadproudem vyrazte co nejvíce otvorů.
(3) Nejlepší elektrický výkon otvoru ventilátoru má samozřejmě otvor pro disk. Realita vyžaduje komplexní zvážení.