PCB 뉴스 - PCB 설계에서 콘덴서 조합을 선택하는 방법

PCB 설계에서 콘덴서 조합을 선택하는 방법

앞에서 언급했듯이 순간적 전류의 변화는 매우 넓은 스펙트럼을 가진 단계 신호와 같습니다.따라서 이러한 전류 수요를 보상하기 위해서는 넓은 주파수 범위 내에서 충분한 저전력 임피던스를 제공할 필요가 있다.그러나 콘덴서에 따라 유효 주파수 범위가 다르며 이는 콘덴서의 공명 주파수와 관련이 있습니다 (엄밀히 말하면 설치 후의 공명 주파수여야 함).유효 주파수 범위 (콘덴서가 임피던스를 충분히 낮출 수 있는 주파수 범위) 는 공명점 부근의 작은 부분이다.주파수따라서 넓은 주파수 범위 내에서 충분한 저전력 임피던스를 제공하기 위해서는 다양한 콘덴서의 조합이 필요합니다.

하나의 커패시터 값만 있으면 병렬 커패시터의 수량이 충분히 크면 같은 저임피던스를 실현할 수 있다고 말할 수 있다.이것은 사실이지만, 실제 응용에서, 당신은 대부분의 경우 필요한 콘덴서의 수가 매우 크다는 것을 계산할 수 있습니다.만약 네가 정말 이렇게 하고 싶다면, 너의 회로 기판은 콘덴서를 밀집해서 가득 채울 것이다.프로답지도 않고 필요도 없어.

콘덴서 조합을 선택할 때는 어떤 패키지, 어떤 재료, 어떤 콘덴서 값, 콘덴서 값 사이의 간격이 무엇인지, 주 시계의 주파수와 그 고조파 주파수, 신호 상승 시간 등을 고려해야 하는 문제가 많다. 구체적인 설계에 따라 전문적으로 설계한다.

일반적으로 탄탈륨 전기 용기나 전해 콘덴서는 판급 저주파 디커플링에 사용된다.커패시터의 계산 방법은 이전에 이미 언급되었지만, 몇 개 이상의 병렬 커패시터를 사용하여 등가 직렬 커패시터를 줄이는 것이 가장 좋다는 것을 상기시켜야 한다.이 두 콘덴서의 Q값은 매우 낮고 주파수 선택성이 강하지 않아 판급 필터에 매우 적합하다.

고주파 소형 콘덴서의 선택은 좀 번거로워서 주파수 대역에 따라 계산해야 한다.디커플링이 필요한 주파수 범위는 여러 부분으로 나눌 수 있는데, 각 부분은 단독으로 계산하고, 여러 개의 같은 용량의 콘덴서를 병렬로 사용하여 임피던스 요구를 만족시키고, 서로 다른 주파수 대역에 대해 서로 다른 콘덴서 값을 선택한다.그러나이 방법에서는 계산 결과에 따라 주파수 대역의 구분을 지속적으로 조정해야합니다.

보통 3~4개의 주파수 대역이면 충분하기 때문에 3~4개의 용량 수준이 필요하다.사실, 당신이 선택한 커패시터 레벨이 많을수록 임피던스 특성이 평탄해지지만, 많은 커패시터 레벨을 사용할 필요는 없다.임피던스의 평탄성은 물론 매우 좋지만, 우리의 최종 목표는 총 임피던스가 목표 임피던스보다 작다는 것이다. 이 요구를 만족시킬 수만 있다면.그렇습니다.

시스템 클럭 주파수에 따라 축전 값이 어느 수준에서 선택됩니다.앞에서 말한 바와 같이 콘덴서의 병렬 연결에는 반공명이 존재한다.시계 주파수의 공파가 반공명 주파수 부근에 떨어지지 않도록 설계에 주의해라.예를 들어, 0.47, 0.22, 0.1 또는 마이크로플러그 수준의 분수에서 다른 값을 선택하는 경우 설치 후 다음 공명 주파수를 계산해야 합니다.

주의해야 할 점은 용량 수준이 10배를 초과해서는 안 된다는 것이다.예를 들어, 0.1, 0.01, 0.001 등의 조합을 선택할 수 있습니다.이렇게 하면 반공명점 임피던스의 폭을 효과적으로 제어할 수 있기 때문에 너무 큰 간격은 반공명점의 임피던스를 매우 크게 할 수 있다.물론 이것은 절대적인 것이 아니다.소프트웨어로 보는 것이 좋습니다. 최종 목표는 반공명점 임피던스가 요구 사항을 충족하는 것입니다.

최적의 조합을 위해 고주파 소형 콘덴서를 선택하는 것은 최적의 결과를 반복적으로 검색하는 과정입니다.가장 좋은 방법은 근사 조합을 대충 계산한 다음 전력 무결성 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션한 다음 목표 임피던스 요구 사항을 충족시키기 위해 부분적으로 조정하는 것입니다.이것은 직관적이고 편리하며 반공명점을 제어하기 쉽다.또한 공률 평면의 용량을 증가시켜 공동 설계를 할 수 있다.

그림 1은 콘덴서 조합의 예입니다.이 조합에 사용되는 콘덴서는 680uF 탄탈럼 콘덴서 2개, 2.2uF 세라믹 콘덴서 7개(0805 패키지), 0.22uF 세라믹 13개(0603 패키지), 0.022uF 세라믹 용기 26개(0402 패키지)이다.그림에서 위의 평평한 곡선은 680uF 콘덴서의 임피던스 곡선이고 다른 세 개의 콘덴서 곡선은 그림의 세 개의 V형 곡선으로 왼쪽에서 오른쪽으로 2.2uF, 0.22uF, 0.022uF 순이다.전체 임피던스 커브는 그림 아래쪽에 있는 두꺼운 포락선입니다.

이 조합은 500kHz ~ 150MHz 범위에서 전원 임피던스를 33밀리옴 이하로 유지합니다.500MHz 주파수 지점에서 임피던스는 110밀리옴까지 상승한다.그림에서 볼 수 있듯이 반공명 지점의 임피던스는 매우 낮게 제어됩니다.

소형 콘덴서의 매체는 일반적으로 전통적인 디자인의 세라믹 콘덴서이다.NP0 콘덴서의 ESR은 훨씬 낮으며 임피던스 제어가 더 엄격한 부품에 사용될 수 있지만 이 콘덴서의 Q 값은 매우 높으며 심각한 고주파 진동을 유발할 수 있으므로 주의해서 사용해야 합니다.

패키지를 선택하면 처리 능력이 허락하기만 하면 물론 작을수록 좋다. 이렇게 하면 더 낮은 ESL을 얻을 수 있고 더 많은 배선 공간을 확보할 수 있다.그러나 서로 다른 패키지는 서로 다른 공명 주파수 점과 서로 다른 용량 값 범위를 가지고 있으며, 이는 콘덴서의 최종 수량에 영향을 줄 수 있습니다.따라서 콘덴서 패키징 크기와 콘덴서 값을 종합적으로 고려해야 합니다.간단히 말해서, 최종 목표는 최소한의 전기 용량으로 목표 임피던스 요구 사항을 충족하고 설치 및 케이블 연결 압력을 줄이는 것입니다.

이상은 PCB 설계에서 콘덴서 조합을 어떻게 선택하는지에 대한 소개입니다.Ipcb는 PCB 제조업체 및 PCB 제조 기술에도 제공됩니다.