커패시터는 고속 PCB 설계에서 중요한 역할을 하며, PCB에서 가장 많이 사용되는 소자입니다. PCB에서 커패시터는 일반적으로 필터 커패시터, 디커플링 커패시터, 에너지 저장 커패시터 등으로 구분됩니다.

1. 전원 출력 커패시터, 필터 커패시터

일반적으로 파워 모듈의 입출력 회로에 있는 커패시터를 필터 커패시터라고 합니다. 간단히 설명하면, 이 커패시터는 입출력 전원 공급의 안정성을 보장합니다. 파워 모듈에서 필터 커패시터는 작은 커패시터보다 큰 커패시터를 사용해야 합니다. 그림과 같이, 필터 커패시터는 화살표 방향으로 큰 커패시터부터 작은 커패시터까지 배치합니다.

전원 공급 장치를 설계할 때는 배선과 구리 피복이 충분히 넓고, 구멍 개수도 수요를 충족할 만큼 충분한지 확인해야 합니다. 구멍의 폭과 개수는 전류와 함께 고려됩니다.

전원 입력 정전용량

전원 입력 커패시터는 스위칭 루프와 전류 루프를 형성합니다. 이 전류 루프는 큰 진폭(Iout 진폭)으로 변화합니다. 주파수는 스위칭 주파수입니다. DCDC 칩의 스위칭 과정에서 이 전류 루프에서 생성되는 전류는 더 빠른 di/dt를 포함하여 변화합니다.

동기식 BUCK 모드에서는 연속 전류 경로가 칩의 GND 핀을 통과해야 하며, 입력 커패시터는 칩의 GND와 Vin 사이에 연결되어야 하므로 경로가 짧고 굵을 수 있습니다.

이 전류 고리의 면적이 작을수록 이 전류 고리의 외부 복사가 더 좋아질 것입니다.

2. 디커플링 커패시터
고속 IC의 전원 핀에는 충분한 디커플링 커패시터가 필요하며, 핀당 하나씩 설치하는 것이 좋습니다. 실제 설계에서 디커플링 커패시터를 설치할 공간이 없는 경우, 필요에 따라 디커플링 커패시터를 삭제할 수 있습니다.
IC 전원 공급 장치 핀의 디커플링 캐패시턴스는 일반적으로 0.1μF, 0.01μF 등으로 작습니다. 해당 패키지 또한 0402 패키지, 0603 패키지 등으로 비교적 작습니다. 디커플링 캐패시터를 배치할 때는 다음 사항에 유의해야 합니다.
(1) 전원 공급 장치 핀에 최대한 가깝게 배치하십시오. 그렇지 않으면 디커플링 효과가 나타나지 않을 수 있습니다. 이론적으로 커패시터는 일정한 디커플링 반경을 가지므로 근접성의 원리를 엄격하게 구현해야 합니다.
(2) 전원 공급 장치 핀 리드에 연결되는 디커플링 커패시터는 가능한 한 짧게, 리드는 두껍게 연결해야 하며, 일반적으로 선폭은 8~15mil(1mil = 0.0254mm)입니다. 리드를 두껍게 하는 목적은 리드 인덕턴스를 줄이고 전원 공급 장치 성능을 보장하기 위한 것입니다.
(3) 디커플링 커패시터의 전원 공급 핀과 접지 핀을 용접 패드에서 빼낸 후, 근처에 구멍을 뚫어 전원 공급 핀과 접지 판에 연결합니다. 리드는 두껍게 하고, 구멍은 최대한 크게 뚫어야 합니다. 10mil 구경의 구멍을 사용할 수 있다면 8mil 구경의 구멍은 사용하지 마십시오.
(4) 디커플링 루프가 가능한 한 작게 되도록 하세요.

3. 에너지 저장 커패시터
에너지 저장 커패시터의 역할은 IC가 전기 사용 시 최단 시간 내에 전력을 공급할 수 있도록 하는 것입니다. 에너지 저장 커패시터의 용량은 일반적으로 크고, 그에 상응하는 패키지 또한 큽니다. PCB에서 에너지 저장 커패시터는 그림과 같이 장치로부터 멀리 떨어져 배치될 수 있지만, 너무 멀리 떨어져서는 안 됩니다. 일반적인 에너지 저장 커패시터의 팬홀 모드는 그림과 같습니다.

팬 구멍과 케이블의 원리는 다음과 같습니다.
(1) 리드는 가능한 한 짧고 두껍게 하여 기생 인덕턴스가 작게 되도록 한다.
(2)에너지 저장용 커패시터나 과전류가 큰 기기의 경우 가능한 한 많은 구멍을 뚫어야 합니다.
(3) 물론 팬 홀의 가장 좋은 전기적 성능은 디스크 홀입니다. 현실적으로는 종합적인 고려가 필요합니다.