Bagaimana cara menempatkan kapasitor dalam desain PCB?

Kapasitor memainkan peran penting dalam desain PCB berkecepatan tinggi dan seringkali merupakan perangkat yang paling banyak digunakan pada PCB. Pada PCB, kapasitor biasanya dibagi menjadi kapasitor filter, kapasitor decoupling, kapasitor penyimpan energi, dan sebagainya.

1. Kapasitor keluaran daya, kapasitor filter

Kapasitor pada rangkaian input dan output modul daya biasanya disebut kapasitor filter. Pemahaman sederhananya adalah kapasitor memastikan stabilitas catu daya input dan output. Pada modul daya, kapasitor filter harus berukuran besar terlebih dahulu sebelum berukuran kecil. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, kapasitor filter ditempatkan berukuran besar dan kemudian berukuran kecil sesuai arah panah.

wps_dokumen_0

Saat merancang catu daya, perlu diperhatikan bahwa kabel dan lapisan tembaga cukup lebar dan jumlah lubang cukup untuk memastikan kapasitas aliran memenuhi kebutuhan. Lebar dan jumlah lubang dievaluasi berdasarkan arus.

Kapasitansi masukan daya

wps_dokumen_1

Kapasitor masukan daya membentuk loop arus dengan loop switching. Loop arus ini bervariasi dengan amplitudo yang besar, yaitu amplitudo Iout. Frekuensinya adalah frekuensi switching. Selama proses switching chip DCDC, arus yang dihasilkan oleh loop arus ini berubah, termasuk di/dt yang lebih cepat.

Dalam modus BUCK sinkron, jalur arus kontinu harus melewati pin GND chip, dan kapasitor input harus dihubungkan antara GND dan Vin chip, sehingga jalurnya mungkin pendek dan tebal.

wps_dokumen_2

Luas cincin arus ini cukup kecil, maka radiasi eksternal cincin arus ini akan semakin baik.

2. Kapasitor decoupling
Pin daya pada IC berkecepatan tinggi membutuhkan kapasitor decoupling yang cukup, sebaiknya satu per pin. Dalam desain aktual, jika tidak ada ruang untuk kapasitor decoupling, kapasitor tersebut dapat dihapus sesuai kebutuhan.
Kapasitansi decoupling pin catu daya IC biasanya kecil, misalnya 0,1μF, 0,01μF, dst. Paket yang sesuai juga relatif kecil, misalnya paket 0402, paket 0603, dan seterusnya. Hal-hal berikut perlu diperhatikan saat memasang kapasitor decoupling.
(1) Letakkan sedekat mungkin dengan pin catu daya, jika tidak, efek decoupling mungkin tidak akan terjadi. Secara teoritis, kapasitor memiliki radius decoupling tertentu, sehingga prinsip kedekatan harus diterapkan secara ketat.
(2) Kapasitor decoupling ke kabel pin catu daya harus sependek mungkin, dan kabelnya harus tebal, biasanya lebar kabelnya 8-15mil (1mil = 0,0254mm). Penebalan kabel ini bertujuan untuk mengurangi induktansi kabel dan memastikan kinerja catu daya.
(3) Setelah catu daya dan pin ground kapasitor decoupling dikeluarkan dari bantalan las, buat lubang di dekatnya dan hubungkan ke catu daya dan ground. Kabel juga harus ditebalkan, dan lubangnya harus sebesar mungkin. Jika lubang dengan lubang 10 mil dapat digunakan, lubang 8 mil tidak boleh digunakan.
(4)Pastikan bahwa loop decoupling sekecil mungkin

3. Kapasitor penyimpanan energi
Peran kapasitor penyimpanan energi adalah untuk memastikan bahwa IC dapat menyediakan daya dalam waktu yang sesingkat-singkatnya saat menggunakan listrik. Kapasitas kapasitor penyimpanan energi umumnya besar, dan paket yang sesuai juga besar. Di PCB, kapasitor penyimpanan energi dapat berada jauh dari perangkat, tetapi tidak terlalu jauh, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Mode lubang kipas kapasitor penyimpanan energi umum ditunjukkan pada gambar.

wps_doc_3

Prinsip lubang kipas dan kabel adalah sebagai berikut:
(1) Kabelnya sependek dan setebal mungkin, sehingga terdapat induktansi parasit yang kecil.
(2)Untuk kapasitor penyimpanan energi, atau perangkat dengan arus lebih besar, buatlah lubang sebanyak mungkin.
(3) Tentu saja, kinerja listrik terbaik dari lubang kipas adalah lubang cakram. Realitasnya membutuhkan pertimbangan yang komprehensif.