전자 설계 - pcb 설계에서의 pcb 콘덴서의 역할

PCB 커패시터는 인쇄회로기판(PCB)에 사용되는 패시브 전자 부품으로, 주로 전하를 저장하고 회로에서 방출하는 데 사용된다.일반적으로 콘덴서가 전기를 저장하고 필요할 때 방출할 수 있는 두 개의 전도판과 한 층의 절연 매체로 구성되어 있습니다.

콘덴서는 실제로 여섯 부분으로 구성되어야 한다.자체 커패시터 C 외에도 다음 부분으로 구성됩니다.

1. 등가 직렬 저항 ESR RESR: 콘덴서의 등가 직렬 저항은 콘덴서의 핀 저항과 직렬 콘덴서 두 극판의 등가 저항으로 구성된다.큰 AC 전류가 RESR을 통과하면 RESR로 인해 콘덴서에 에너지가 소모되어 손실될 수 있습니다. 이는 고문파 전류가 있는 무선 회로와 전원 디커플링 콘덴서에 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.RESR의 가장 낮은 콘덴서는 암모와 박막 콘덴서이지만 정밀 고임피던스 소신호 아날로그 회로에 미치는 영향은 크지 않다.

2.등가 직렬 감지 ESL LESL: 콘덴서의 등가 직렬 감지는 콘덴서의 핀과 직렬 콘덴서의 두 극판의 등가 감지로 구성됩니다.RESR과 마찬가지로 LESL은 정밀 회로 자체가 직류 또는 저주파 조건에서 잘 작동하지만 무선 또는 고주파 작업 환경에서 심각한 문제가 될 수 있습니다.그 이유는 수백 메가헤르츠나 기가헤르츠로 주파수가 확장되더라도 정밀 아날로그 회로에 사용되는 트랜지스터가 이득을 주어 공명 신호의 저전감 증폭을 허용하기 때문이다.이것이 바로 회로의 전원 측면이 고주파에서 정확하게 결합되어야 하는 주요 원인이다.

동등한 병렬 저항 EPR RL은 우리가 일반적으로 말하는 용량성 누전 저항입니다.RL은 AC 결합 응용프로그램, 저장 응용프로그램(예: 아날로그 적분기, 시료 유지기) 및 고임피던스 회로에서 커패시터를 사용할 때 중요한 매개변수입니다.이상적인 콘덴서의 전하는 외부 전류에 따라서만 변화해야 한다.그러나 실제 콘덴서의 RL은 RC 시간 상수로 결정되는 속도로 전하가 천천히 누출됩니다.

4. RDA와 CDA 이 두 매개변수도 용량 분포 매개변수이지만 실제 응용에서는 큰 영향을 미치지 않으므로 더 이상 설명하지 않습니다.따라서 ESR, ESL 및 EPR의 세 가지 중요한 용량 분포 매개변수가 있습니다.가장 중요한 것은 ESR 과 ESL 입니다.사실, RLC 단순화 모델만 용량 모델, 즉 C, ESR 및 ESL을 기반으로 용량을 분석하는 데 사용됩니다.

5. 상세한 모형을 소개하는 기초 위에서 우리가 설계에서 자주 사용하는 두 종류의 콘덴서에 대해 이야기합시다.

6. 탄탈륨과 알루미늄 콘덴서와 같은 전해 콘덴서는 대용량을 가진다.낮은 격리 저항, 즉 작은 등가 병렬 저항 EPR 및 높은 누출 전류 (일반적으로 520 na/1/4 f) 때문에 저장 및 결합에 적합하지 않습니다.전해 콘덴서는 전원의 바이패스 콘덴서로 그것들을 안정시키기에 더욱 적합하다.AC 결합 및 전하 저장에 가장 적합한 콘덴서는 PTFE 콘덴서와 기타 폴리에스테르(폴리프로필렌, 폴리스티렌 등) 콘덴서이다.

7.단일 세라믹 콘덴서는 고주파 회로 디커플링 콘덴서에 더 적합합니다. 왜냐하면 동등한 직렬 감지가 매우 낮기 때문입니다. 즉, 동등한 직렬 감지 ESL은 매우 작고 디커플링 주파수 대역은 매우 넓습니다.이것은 그것의 구조와 매우 큰 관계가 있다.단일 세라믹 콘덴서는 직렬로 감기지 않고 모선과 평행하게 배열된 여러 겹의 금속과 세라믹 필름으로 구성되어 있습니다.

pcb에서의 콘덴서의 역할

1. 결합 작용

PCB 보드의 콘덴서는 특히 저주파 신호의 전송에서 신호의 결합을 주로 담당합니다.접합 용량을 통해 저주파 신호는 회로 사이에서 효과적으로 전송할 수 있으며, 회로 전후의 정전기 방해를 방지할 수 있다.

2. 필터링

필터는 회로에서 콘덴서의 중요한 기능 중의 하나이다.콘덴서는 필요 없는 고주파 신호를 억제해 전원 코드나 신호선의 필터로 출력을 더욱 안정적으로 한다.대용량 콘덴서는 일반적으로 저주파 필터를 담당하지만 소용량 콘덴서는 고주파 필터를 사용하여 최적의 신호 품질을 구현합니다.

3. 디커플링

디커플링 커패시터의 주요 기능은 집적회로(IC)에 저임피던스 전원 경로를 제공하여 전원 시스템의 소음을 제거함으로써 회로의 안정성을 확보하는 것이다.이러한 콘덴서는 일반적으로 감전 및 임피던스를 최소화하기 위해 가능한 한 IC의 전원 핀에 가까이 배치해야 합니다.

4.에너지 저장

에너지 저장 콘덴서의 주요 목적은 회로에 전원이 들어올 때 필요한 전력을 신속하게 제공하는 것이다.에너지 저장 콘덴서는 일반적으로 비교적 큰 용량 값을 가지고 있으며, 전력 수요가 갑자기 증가할 때의 전압 파동을 완충하여 전원의 안정성을 보장할 수 있다.설계에서 에너지 저장 콘덴서의 배치는 또한 부하와 상대적인 위치를 고려하여 효율을 확보해야 한다.

5. 노이즈 필터

콘덴서는 신호 필터를 방해하는 바이패스 회로를 통해 구현할 수 있다. 바이패스 콘덴서는 일반적으로 고주파 소음을 우회하여 신호가 증폭될 때 저주파 신호만이 회로의 다음 단계로 들어갈 수 있도록 하는 데 사용된다.이것은 회로의 신호 무결성을 높이는 데 매우 중요하다.

6. 포석의 중요성

PCB의 콘덴서의 레이아웃은 회로 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.적절한 배치는 신호 간섭을 줄일 뿐만 아니라 전원 공급 장치의 무결성도 향상시킬 수 있습니다.콘덴서는 가능한 한 전류 경로에 배치하여 필터와 디커플링 기능을 충분히 발휘하도록 해야 한다

PCB를 설계할 때 적합한 콘덴서를 어떻게 선택합니까?

1. 어플리케이션 요구 사항 파악

적합한 콘덴서를 선택하기 전에 먼저 회로에서 콘덴서의 구체적인 응용을 정의해야 합니다.예를 들어, 콘덴서는 필터, 디커플링, 결합 또는 에너지 저장과 같은 다양한 기능에 사용할 수 있습니다.서로 다른 유형의 콘덴서는 서로 다른 목적에 적용된다. 예를 들어 디커플링 콘덴서는 주로 전원의 고주파 소음을 필터하는 데 사용되고 필터 콘덴서는 전력 시스템의 안정성과 소음 억제에 사용된다.

2. 콘덴서 유형 고려

콘덴서의 선택은 실제 수요에 따라 유형을 확정해야 한다.일반적인 콘덴서 유형에는 알루미늄 전해질 콘덴서, 세라믹 콘덴서 및 탄탈럼 전기 용기가 있습니다.알루미늄 전해질 콘덴서는 대용량, 저주파 전력 바이패스에, 세라믹 콘덴서는 저등효 직렬 전감 때문에 고주파 디커플링 회로에 적용된다.

3. 용량과 전압 수준에 따라 선택

커패시터 값을 정확하게 선택하는 것은 매우 중요하며, 커패시터의 용량은 회로의 요구를 만족시킬 수 있어야 하며, 그 정격 전압은 회로의 최고 작업 전압보다 높아야 한다.작동 조건에서 콘덴서 고장이 발생하지 않도록 충분한 전압 여유를 확보하십시오.

4. 환경적 요인 고려

사용 환경의 온도, 습도, 진동 등의 요소도 콘덴서의 선택에 영향을 줄 수 있다.일부 유형의 콘덴서는 고온이나 극한의 환경에서 성능이 떨어지므로 특정 작업 환경에 적합한 콘덴서를 선택해야 합니다.

5. 주파수 응답 및 ESR

고주파 회로의 설계에서 콘덴서의 주파수 특성과 동등한 직렬 저항(ESR)에 주의해야 한다.ESR이 낮은 콘덴서를 선택하면 회로 성능을 향상시키는 데 도움이 되며, 특히 신호가 빠르게 변화하는 상황에서 낮은 ESR은 전력 손실과 열 발생을 줄일 수 있습니다.

6. 포장 유형과 레이아웃

콘덴서의 패키징 유형은 보드 레이아웃과 전자 부품의 밀도에 영향을 줄 수 있습니다.따라서 PCB 디자인에 적합한 패키지 형식을 선택할 필요가 있다.적절한 레이아웃을 통해 콘덴서가 회로에 최적으로 연결되어 간섭을 최소화하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

PCB 콘덴서는 인쇄회로기판(PCB)에서 매우 중요한 역할을 하며 결합, 필터링, 디커플링, 에너지 저장 및 노이즈 필터링 등 다양한 기능을 담당한다. 적합한 콘덴서를 선택하면 회로 안정성과 신호 무결성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 서로 다른 조작 부품에서의 회로 성능도 최적화할 수 있다.