PCB Haberleri - PCB tasarımında bir kapasitör kombinasyonunu nasıl seçmeli?

PCB tasarımında bir kapasitör kombinasyonunu nasıl seçmeli?

Daha önce bahsettiğimiz gibi, geçici akışın değişimi, geniş frekans spektrumu olan bir adım sinyaline eşittir. Bu yüzden, şu anki talebinin karşılığını ödemek için geniş frekans menzilinde yeterince düşük enerji teslimatı engellemek gerekir. Fakat farklı kapasitörlerin etkileyici frekans menzili farklıdır. Bu, kapasitörün rezonant frekansiyesiyle bağlantılı (kesinlikle konuşuyor, yerleştirmeden sonra rezonant frekansiyesi olmalı). Effektif frekans menzili (kapasitörün yeterince düşük impedans sağlayabileceği frekans menzili) resonans noktasının yakınlarındaki küçük bir bölümdür. frekans. Bu yüzden, geniş frekans menzilinde yeterince düşük enerji teslimatı engellemek için birçok farklı kapasitör kombinasyonu gerekiyor.

Paralel kapasitörlerin say ısı yeterince büyük olduğu sürece aynı düşük impedance ulaşılabilir diyebilirsiniz. Bu doğru, fakat pratik uygulamalarda çoğunluğun zamanının gereken kapasitörlerin sayısını büyük hesaplayabilirsiniz. Eğer bunu gerçekten yapmak istiyorsanız, devre tahtasınız kapasitelerle yoğun bir şekilde paketlenir. Ne profesyonel ne de gerekli.

Kapanstör kombinasyonu seçtiğinde, paketlerin seçmelerini, hangi materyal, hangi kapasitet değerini, kapasitet değerlerinin arasındaki aralık, ana saat frekansiyonu ve harmonik frekansiyonlarının, sinyal yükselmesi zamanı, etc. özellikle belirli tasarımlara göre tasarlanmıştır.

Genelde, tantalum kapasitörleri veya elektrolik kapasitörleri tahta seviyesi düşük frekans açılması için kullanılır. Kapacitans hesaplama yöntemi daha önce bahsetmiştir, fakat ekvivalent seri indukatörünü azaltmak için birkaç ya da daha fazla kapasitör kullanmak en iyi olduğunu hatırlatmalı. Bu iki kapasitörün Q değeri çok düşük, frekans seçimliliği güçlü değil, masaüstü filtrelemesi için çok uygun.

Yüksek frekans küçük kapasitelerinin seçimi biraz rahatsız ve frekans grubu ile hesaplanması gerekiyor. Çıkarmak gereken frekans menzili birkaç bölüme bölüşebilir, her bölüm ayrı olarak hesaplanır, ve aynı kapasitenin çoklu kapasiteleri impedans şartlarını uygulamak için paralel olarak kullanılır ve farklı kapasitet değerleri farklı frekans grupları için seçildir. Ancak bu yöntemde, frekans bandlarının bölümü hesaplama sonuçlarına göre sürekli ayarlanmalıdır.

Genelde 3 ile 4 frekans bandı yeterli, bu yüzden 3 ile 4 kapasite seviyesi gerekiyor. Aslında, seçtiğiniz daha fazla kapasitet seviyesi, impedans özellikleri daha düzgün olacak, ama birçok kapasitet seviyesi kullanmaya gerek yok. İmpadansının dürüstlüğü elbette iyidir, ama sonuç hedefimiz, tamamen impedans hedef impedansından az olması, bu gerekçe yerine getirilecek sürece. İşte bu.

Belli bir seviyedeki kapasitet değerinin seçimi sistem saat frekansına bağlı. Daha önce söylediği gibi, kapasitörlerin paralel bağlantısında antirezonans var. Tasarıma dikkat et ve saat frekansiyonunun harmoniğinin antiresonans frekansiyonuna yaklaşmasına izin vermeyin. Örneğin, eğer 0.47, 0.22, 0.1 veya mikrofarad seviyesinin kısmındaki diğer değerleri seçerseniz, kurulmadan sonra bu rezonant frekansiyonu hesaplamalısınız.

Bir şey daha, kapasitenin seviyesi 10 kat aşmaması gerektiğini unutmak. Örneğin, 0. 1, 0. 01, 0. 001 gibi bir kombinasyon seçebilirsiniz. Çünkü bu, antirezonans noktasının amplitüsünü etkili olarak kontrol edebilir, bir aralık antirezonans noktasını çok büyük yapar. Tabii ki bu kesinlikle değil. Ona bakmak için yazılım kullanmak en iyisi. En son hedefi antirezonans noktası impedansı gerekçelerine uyabilir.

Optimal kombinasyon almak için yüksek frekans küçük kapasitörlerin seçimi optimal çözüm için tekrar arama sürecidir. En iyi yol, önce yaklaşık kombinasyonu hesaplamak, sonra güç integritet simülasyonu yazılımını simulasyon etmek için kullanmak, sonra hedef impedance ihtiyaçlarına uymak için parçacık ayarlama yapmak. Bu mantıklı ve uygun ve antirezonans noktasını kontrol etmek daha kolay. Ve güç uçağının kapasitesi de ortak tasarım için eklenebilir.

Şekil 1, bir kapasitör kombinasyonunun örneğindir. Bu kombinatörde kullanılan kapasitörler: 2 680uF tantalum kapasitörleri, 7 2.2uF keramik kapasitörleri (0805 paketi), 13 0.22uF keramik kapasitörleri (0603 paketi), 26 0.022uF keramik kapasitörleri (0402 paketi). Görüntüde, üst düz eğri 680uF kapasitörünün imfaz eğri, diğer üç kapasitet eğri şeklindeki üç V şeklindeki eğri, 2.2uF, 0.22uF ve 0.022uF bir kere soldan sağa kadar. Toplam impedance eğri çizginin dibinde kalın kapı.

Bu kombinasyon, güç sağlamının mühendisini 500kHz'e 150MHz menzilinde 33 miliohm altında tutmasını fark ediyor. 500MHz frekans noktasında, impedans 110 milyon metreye yükseliyor. Antirezonans noktasındaki impedans çok düşük kontrol edildiği şekilde görülebilir.

Küçük kapasitörlerin ortamı genellikle geleneksel tasarımlarda keramik kapasitelerdir. NP0 dielektrik kapasitörünün ESR çok düşük ve daha sert impedans kontrolü ile parçalar için kullanılabilir, ama bu kapasitörün Q değeri çok yüksektir, bu da ciddi yüksek frekans çalınmasına sebep olabilir, bu yüzden kullandığında dikkatli olun.

Paket seçimi, işleme kapasitesi, elbette, daha küçük olanı sağlayan sürece, bu şekilde düşük bir ESL elde edebilirsiniz ve daha fazla yönlendirme alanı bırakabilirsiniz. Fakat farklı paketlerde farklı rezonans frekansı noktaları ve farklı kapasite değeri alanları vardır ki son sayısını etkileyebilir. Bu yüzden kapasitör paketi boyutu ve kapasitet değeri birlikte düşünmeli. Kısa sürede, son amacı hedef impedans şartlarını en azından kapasiteler ile ulaştırmak ve yerleştirme ve düzenleme baskısını azaltmak.

Yukarıdaki şey PCB tasarımında bir kapasitör kombinasyonu seçmenin bir tanıtıdır. Ipcb, PCB üreticilerine ve PCB üretim teknolojisine de sağlıyor.