0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

电路设计中减小电磁干扰的去耦电容

电磁兼容EMC 来源:电磁兼容EMC 作者:电磁兼容EMC 2022-10-21 16:22 次阅读

电路的设计中存在很多电磁干扰(EMI)问题,去耦电容的应用场景就是减小电磁干扰,这一过程衍生出了另一个概念——电磁兼容EMC)。

电磁干扰(EMI)的例子?

1、静电放电(ESD

冬天的时候,尤其是空气比较干燥的内陆城市,很多朋友都有这样的经历,手触碰到电脑外壳、铁柜子等物品的时候会被电击,这就是静电放电现象,也称之为ESD。

2、快速瞬间群脉冲(EFT)

不知道有没有同学有这样的经历,早期我们使用电钻这种电机设备,并且同时在听收音机或者看电视的时候,收音机或者电视会出现杂音,这就是快速瞬间群脉冲的效果,也称之为EFT。

3、浪涌(Surge)

以前的老电脑,有的性能不是很好,带电热插拔优盘、移动硬盘等外围设备的时候,内部会产生一个百万分之一秒的电源切换,直接导致电脑出现蓝屏或者重启现象,就是热插拔的浪涌效果,称之为Surge。 电磁干扰的内容有很多,我们这里不能一一列举,但是有些内容非常重要。这些问题不要认为是小问题,比如一个简单的静电放电,我们用手能感觉到的静电,可能已经达到3KV以上了。 如果用眼睛能看得到的,至少是5KV了,只是因为这个电压虽然很高,能量却非常的小,持续的时间非常的短,因此不会对人体造成伤害。但是我们应用的这些半导体元器件就不一样了,一旦瞬间电压过高,就有可能造成器件的损坏。

去耦电容的概念

去耦电容是电路中装设在元件的电源端的电容,此电容可以提供较稳定的电源,同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声,间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。 在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容所处的位置不同,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling)电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。

去耦电容的应用

首先看下图USB 接口供电电路 :

66238a4c-4c19-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

image-20220315221419297 左边这个电路,过了保险丝以后,接了一个470uF的电容C16,右边这个电路,经过开关后,接了一个100uF的电容C19,并且并联了一个0.1uF 的电容C10。其中C16和C19起到的作用是一样的,C10的作用和他们两个不一样,我们先来介绍这2个大一点的电容。

1、大容值电容的作用

容值比较大的电容,理论上可以理解成水缸或者水池子,同时,大家可以直接把电流理解成水流,其实大自然万物的原理都是类似的。【作用一】缓冲作用。当上电的瞬间,电流从电源处流下来的时候,不稳定,容易冲击电子器件,加个电容可以起到缓冲作用。就如同我们直接用水龙头的水浇地,容易冲坏花花草草。我们只需要在水龙头处加个水池,让水经过水池后再缓慢流进草地,就不会冲坏花草,起到有效的保护作用。【作用二】稳定作用。我们的一整套电路,后级电子器件的功率大小都不一样,而器件正常工作的时候,所需电流的大小也不是一成不变的。比如后级有个器件还没有工作的时候,电流消耗是100mA,突然它参与工作了,电流猛的增大到了150mA,这个时候如果没有一个水缸的话,电路中的电压(水位)就会直接突然下降,比如我们的5V电压突然降低到3V了。LXM 而我们系统中有些电子元器件,必须高于一定的电压才能正常工作,电压太低就直接不工作了,这个时候水缸就必不可少了。电容会在这个时候把存储在里边的电量释放一下,稳定电压,当然,随后前级的电流会及时把水缸充满的。 有了这个电容,可以说我们的电压和电流就会很稳定了,不会产生大的波动。

这三种电容是最常用的三种,其中第一种个头大,占空间大,单位容量价格最便宜,第二种和第三种个头小,占空间小,性能一般也略好于第一种,但是价格也贵不少。当然,除了价格,还有一些特殊参数,在通信要求高的场合也要考虑很多。

2、电容的选取

第一个参数是耐压值的考虑。我们用的是5V系统,电容的耐压值要高于5V,一般1.5倍到2倍即可,有些场合稍微再高点也可以。 第二个参数是电容容值,这个就需要根据经验来选取了,选取的时候,要看这个电容起作用的整套系统的功率消耗情况,如果系统耗电较大,波动可能比较大,那么容值就要选大一些,反之可以小一些。

3、小容值电容的作用

我们再来看图3-1中的另一种电容C10,它容值较小,是0.1uF,也就是 100nF,是用来滤除高频信号干扰的。比如ESD,EFT等。我们初中学过电容的特性——可以通交流隔直流,但是电容的参数对不同频率段的干扰的作用是不一样的。 这个100nF的电容,是我们的前辈根据干扰的频率段,根据板子的参数,根据电容本身的参数所总结出来的一个值。 也就是说,以后大家在设计数字电路的时候,在电源处的去耦高频电容,直接用这个 0.1uF就可以了,不需要再去计算和考量太多。

4、其他注意事项

在所有的IC器件的VCC和GND之间,都放一个0.1uF的高频去耦电容,特别在布板的时候,这个0.1uF电容要尽可能的靠近IC,尽量很顺利的与这个 IC的VCC和GND连到一起。


审核编辑:郭婷

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • ESD
    ESD
    +关注

    关注

    48

    文章

    1995

    浏览量

    172577
  • emi
    emi
    +关注

    关注

    53

    文章

    3564

    浏览量

    127136
  • 电磁干扰
    +关注

    关注

    36

    文章

    2265

    浏览量

    105261

原文标题:可怕的电磁干扰与顽强的去耦电容[20221015]

文章出处:【微信号:EMC_EMI,微信公众号:电磁兼容EMC】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    电容在PCB板设计的应用

    电容在PCB板设计的应用在板设计应充分考虑电磁兼容方面的问题,合理地使用去
    发表于 12-09 14:08

    电路,如何选择合适的耦合电容

    :直接耦合这是干扰侵入最直接的方式,也是系统存在最普遍的一种方式。如干扰信号通过导线直接侵入系统而造成对系统的干扰。对这种耦合方式,可采用滤波
    发表于 12-02 09:34

    电容和旁路电容的区别

    电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰,旁路电容实际也是
    发表于 02-15 16:02 659次下载

    电容器的应用解决方案

    电容器的作用你知道吗?在众多电路设计的应用中都会用到电容器,但设计者也往往嫌麻烦而省略了
    发表于 09-16 10:51 1875次阅读

    电容半径计算

     电容的一个重要问题是电容半径。大多数资料中都会提到
    发表于 11-12 10:53 6734次阅读
    <b class='flag-5'>电容</b>的<b class='flag-5'>去</b><b class='flag-5'>耦</b>半径计算

    电容有什么作用

    电容电路中装设在元件的电源端的电容,此电容可以提供较稳定的电源,同时也可以降低元件耦合到电
    发表于 08-09 17:33 5次下载
    <b class='flag-5'>去</b><b class='flag-5'>耦</b><b class='flag-5'>电容</b>有什么作用

    数字电路应用高频电容抑制电磁干扰的方法

    对于电源线回路的电磁辐射,电容是最有效的方法。
    的头像 发表于 04-19 18:46 2986次阅读

    浅谈PCB电容设计

    能量从高频器件的电源端泄放到电源分配网络。电容也为器件和元件提供一个局部的直流源,这对减小电流在板上传播浪涌尖峰很有作用。 在数字电路
    的头像 发表于 01-07 14:30 2699次阅读
    浅谈PCB<b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>去</b><b class='flag-5'>耦</b><b class='flag-5'>电容</b>设计

    详解电容的应用及作用

    电路的设计存在很多 电磁干扰(EMI) 问题, 电容
    的头像 发表于 04-01 09:38 6306次阅读

    旁路电容电容的基础知识

    Part 1 旁路电容电容基础知识 “旁路电容”和“
    的头像 发表于 10-25 20:36 1556次阅读

    什么是电容?为什么要去?

    在电子电路电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用
    的头像 发表于 12-16 14:35 4128次阅读

    电磁干扰电容讲解

    电路的设计存在很多 电磁干扰(EMI) 问题, 电容
    的头像 发表于 06-09 11:13 661次阅读
    <b class='flag-5'>电磁</b><b class='flag-5'>干扰</b>与<b class='flag-5'>去</b><b class='flag-5'>耦</b><b class='flag-5'>电容</b>讲解

    PCB电容怎么放置?怎么选择电容

    PCB电容怎么放置?怎么选择电容? PCB(印刷电路
    的头像 发表于 11-29 11:03 1091次阅读

    电容的作用

    在电子电路电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用
    的头像 发表于 12-10 14:26 750次阅读
    <b class='flag-5'>去</b><b class='flag-5'>耦</b><b class='flag-5'>电容</b>的作用

    电容的摆放位置和作用

    电容(Decoupling Capacitor)在电子电路设计扮演着至关重要的角色,它们用于减少电源线上的噪声,确保
    的头像 发表于 09-19 10:54 338次阅读