采用电容退藕是去掉电源噪声的主要办法
采用电容退藕的方式对提高瞬态电流响应及降低电源分配系统的阻抗都非常有效。
对于电容退藕,有些资料是从电荷存贮的角度去解释,而另外一些则是根据电源分配系统阻抗的角度去解释。这两种解释本质是一样的,只是看问题的角度不同而已。
电容去耦的两种解释如下:
1、从储能角度来解释
当供电负载所需要的电流没有变化时,其所需要的电流由电源供给,即电流I0。此时电容两端电压和负载两端电压是一致的,即Ic为0,同时电容量也存储了相当多的电荷。起点和数量与电容量相关。
当负载电流变化时,电源电流并不会马上发生变化,稳压电源无法及时供给负载电流时,此时芯片电压会马上降低,但是由于电容电压与原来的电源电压一致,此时电容相当于一个小电池给负载供电。
根据电容公式。
若C足够大,那么只需要很小的电压变化,负载电流即可满足。因此也保证了负载两端电压不会变化太大。此时电容担当者局部电源的角色。
从储能角度来解释电容退藕,直观易懂,但是对于电源设计来说,却帮助不大。下面我们将从另外一个角度去届时电容退藕原理。
2、从阻抗角度来解释退藕原理
首先,从AB两点之间看过去,稳压电源及退藕系统一起,可以看做是一个复合的电源系统。这个电源系统的特点是无论两点之间的负载瞬态电流如何变化,都能保证AB两点间的电压不变化,即AB点电压变化很小。
而根据这个要求,就需要电源系统的总阻抗Z足够小,我们要去耦来到达这一要求。
从电容特性来解释如何正确的经行电源退藕
要想正确的市容电容退藕,就必须了解电容的实际频率特性。理想电容是不存在的,这也是我们常说“电容并不是真正的电容”的原因。
ESR,ESL这些都是寄生参数,在低频时几乎没有什么影响,但是在电压电流高频变化时,不可忽略。
寄生电感会延缓电容电流的变化,寄生电感余越大,影响越大,电容充放电阻抗就越大,反应时间就越长。等效电阻同样不可忽略。
从上图可知,在一定的工作频率范围内,电容才是电容。寄生电感是电容在高于自谐振点之后退藕能力减弱的一个根本原因。
同时电容可以看成是RLC电路串联,那么也存在Q值,这也是选择电容时的一个比较重要的参数。
注意:
我们用I/I0来表示通过电容的电流,与谐振电流的比值,W/W0表示工作频率偏离自谐振频率的的程度。
从上图看出,Q值越高,其电路的选择性越好,这也是在电路板上,我们通常放一些Q值较低的钽电容或者电解电容作为板级滤波电源的选择的原因。
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