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

了解寄生参数是怎么影响电容的滤波效果

电子工程师 来源:lp 2019-03-19 15:24 次阅读

说起PDN想必大家都不陌生。在PCB电源趋于低电压、大电流的今天,电源分配网络(Power Delivery Network)设计就显得尤为重要。要保证系统稳定的运行,除了要考虑电源的直流压降,还需要考虑电源噪声是否满足系统要求。每个工程师都希望自己项目的电源都能和自己一样,安静的当一个的美男子。

看过《谜一样的电容》的小伙伴都明白,利用电容的隔直通交属性,可以将DC电源中的交流噪声短路进GND来达到滤波的效果。理论上一个电容就能将所有的噪声都滤除,但是理想很丰满,现实很骨感。之前为了方便理解电容的特性,我们使用的都是理想电容模型,而实际电容器除了电容之外还有另外的寄生参数。分别是等效串联电阻(ESR)、等效串联电感(ESL)。这两个寄生参数与电容一起构成一个等效电路,影响着电容的实际滤波效果。

实际电容器模型表示如下:

要了解寄生参数是怎么影响电容的滤波效果,就需要引入容抗和感抗。因为寄生参数变化会使容抗、感抗随之变化,进而影响电容的滤波能力。想了解变化原理的同学就仔细看下公式,不想看公式的同学直接看黑体笔记吧!

容抗:交流电路中,电荷在电路中做周期性的往返运动,电荷的运动速度与电压、电容和频率成正比关系,将电容和频率相乘,则得到一个类似于电阻的量,由于没有热的产生,因此将这一量称为容抗,容抗的单位和电阻单位一样,也是欧姆。

容抗公式:

Xc电容容抗值

ω角速度

π圆周率

f 频率

C电容值 法拉

感抗:因为电感对交流电有阻碍作用,所以把电感与频率的合成效应称为感抗。单位和容抗一样都是欧姆。

感抗公式:

XL 电感感抗直

ω 角速度

f频率

L 电感

电容的阻抗=寄生电阻+(感抗-容抗)

从公式可以总结以下三点:

由于容抗和感抗的影响,导致实际电容器的阻抗会随频率变化而变化。

因为寄生参数对电容的影响,导致实际电容器只有在谐振频率点附近频段,才具有很好的滤波效果。根据电容阻抗公式可以知道容量大的电容谐振频率点较低低,容量小的电容谐振频率点较高。通过将不同容量的电容并联使用,让不同的谐振频率覆盖工作频段,使工作频段整体都能获得很好的滤波效果。这就是电源通常需要使用大小不同的电容进行组合滤波的原因,由多种大小不同的电容阻抗曲线组合成的包线就是电源PDN阻抗曲线。如下图红色曲线:

电源PDN阻抗曲线就是PCB滤波能力的直观体现(划重点)。

通过使用频域目标阻抗法分析PDN阻抗曲线,判断我的PCB滤波能力是否满足系统对电源质量的要求。说到这有的小伙伴就要问了,如果有的频段PDN阻抗不满足怎么办,通常我们增加该谐振频率的电容,或者调整周围频段的电容搭配降低该频段的阻抗。

由于电源PDN曲线并不是固定不变的。电容自身封装大小、容值公差等因素都会影响电容的阻抗曲线。除了器件自身的影响,设计引入的安装电感,也会使电容的阻抗曲线偏移。不良设计会引入过量的安装电感,甚至会使电容失去滤波效果。由于低电压、大电流的电源对滤波能力要求更高,PDN阻抗裕量更小。所以需要通过仿真得到准确的电源PDN阻抗曲线。

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
  • 电容器
    +关注

    关注

    63

    文章

    6199

    浏览量

    99264
  • 电容
    +关注

    关注

    99

    文章

    5991

    浏览量

    149963
  • 等效电路
    +关注

    关注

    6

    文章

    292

    浏览量

    32727

原文标题:原来你是这样的PDN

文章出处:【微信号:yes-easy-high-speed,微信公众号:高速先生】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

    MOSFET寄生电容参数如何影响开关速度

    的等效电路就成了图 2 的样子了。但是,我们从MOSFET 的数据手册中一般看不到这三个参数,手册给出的参数一般是 CISS、COSS和CRSS(见图 1 ),   图 1 某数据手册关于寄生电容的描述
    的头像 发表于 01-08 14:19 1.8w次阅读
    MOSFET<b class='flag-5'>寄生电容</b><b class='flag-5'>参数</b>如何影响开关速度

    滤波电容位置的相关资料分享

    管脚会增长走线距离,加大寄生电感,降低电容谐振频率;高频噪声通过电源/地之间平板电容和芯片Die内电容去耦,减小管脚与平面之间的走线距离可以减小走线的
    发表于 11-12 07:10

    利用PCB 线圈消除滤波电容器的寄生电感

    利用PCB 线圈消除滤波电容器的寄生电感 摘要:电源系统中,EMI 滤波器是抑制电磁干扰的重要部件,但是其高频性能受限于元器件的寄生效应。
    发表于 11-16 11:38 32次下载

    利用PCB线圈消除滤波电容器的寄生电感

    电源系统中,EMI 滤波器是抑制电磁干扰的重要部件,但是其高频性能受限于元器件的寄生效应。本文针对差模滤波电容,设计一种PCB 耦合线圈消除其寄生
    发表于 02-18 13:08 37次下载

    寄生电容,寄生电容是什么意思

    寄生电容,寄生电容是什么意思 寄生的含义  寄身的含义就是本来没有在那个地方设计电容,但由于布线构之间总是有互容,互
    发表于 03-23 09:33 2822次阅读

    电容频率与寄生参数的关系

    当频率很高时,电容不再被当做集总参数看待,寄生参数的影响不可忽略。寄生参数包括Rs,等效串联电阻
    的头像 发表于 11-17 15:10 2.2w次阅读

    寄生电容产生的原因_寄生电容产生的危害

    本文首先介绍了寄生电容的概念,其次介绍了寄生电容产生的原因,最后介绍了寄生电容产生的危害。
    发表于 04-30 15:39 3w次阅读

    什么是寄生电感_PCB寄生电容和电感计算

    寄生电感一半是在PCB过孔设计所要考虑的。在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容
    发表于 10-11 10:36 2w次阅读

    什么是寄生电容_寄生电容的危害

    寄生的含义就是本来没有在那个地方设计电容,但由于布线之间总是有互容,互容就好像是寄生在布线之间的一样,所以叫寄生电容,又称杂散电容
    的头像 发表于 09-17 11:56 3.2w次阅读

    PDN设计关键点之滤波电容位置

    芯片管脚会增长走线距离,加大寄生电感,降低电容谐振频率; 高频噪声通过电源/地之间平板电容和芯片Die内电容去耦,减小管脚与平面之间的走线距离可以减小走线的
    发表于 11-06 20:51 11次下载
    PDN设计关键点之<b class='flag-5'>滤波</b><b class='flag-5'>电容</b>位置

    什么是寄生电容,什么是寄生电感

    本来没有在那个地方设计电容,但由于布线之间总是有互容,互容就好像是寄生在布线之间的一样,所以叫寄生电容 寄生电容: 本质上还是电容,满足i=
    的头像 发表于 07-27 14:23 1.7w次阅读
    什么是<b class='flag-5'>寄生电容</b>,什么是<b class='flag-5'>寄生</b>电感

    如何实现高频滤波 穿心电容滤波原理

    由于普通的电容不是理想电容,不能有效地滤除高频噪声,这是由于:①电容引线电感造成电容谐振,对高频信号呈现较大的阻抗,削弱了对高频信号的旁路作用;②导线之间的
    发表于 09-07 18:20 3017次阅读
    如何实现高频<b class='flag-5'>滤波</b> 穿心<b class='flag-5'>电容</b><b class='flag-5'>滤波</b>原理

    低通滤波器设计需要考虑PCB寄生参数么?

    低通滤波器设计需要考虑PCB寄生参数么? 在进行低通滤波器设计时,需要考虑PCB的寄生参数
    的头像 发表于 10-25 15:14 621次阅读

    滤波电容可以加大容量吗 滤波电容并联小电容对声音的影响

    滤波电容是电子电路中的一种常见元件,用于实现信号的滤波功能。在滤波电路中,电容的容量会对滤波
    的头像 发表于 02-21 15:11 4832次阅读

    为什么电压越高电容滤波效果越差

    电容滤波器是电子电路中常用的一种滤波电路,通过使用电容器来滤除输入信号中的高频成分,使得输出信号更加稳定。然而,许多人可能会疑惑,为什么在电容
    的头像 发表于 03-05 14:11 920次阅读