电源常常是我们在电路设计过程中最容易疏忽的环节。其实，作为一款优秀的设计，电源设计应当是很重要的，它很大水平影响了整个系统的性能和本钱。

这里，只引见一下电路板电源设计中的电容运用状况。这常常又是电源设计中最容易被疏忽的中央。很多人搞ARM，搞DSP，搞FPGA，乍一看似乎搞的很深邃，但一定有才能为本人的系统提供一套低价牢靠的电源计划。这也是我们国产电子产品功用丰厚而性能差的一个主要缘由，本源是研发习尚吧，大多研发工程师毛燥、不踏实;而公司为求短期效益也只求功用丰厚，尽管今天杀鸡饱餐一顿，不论明天还有没有蛋吃，“路有饿死骨”也不值得可惜。   好了，言归正转，先跟大家引见一下电容   大家对电容的概念大多还停留在理想的电容阶段，普通以为电容就是一个C。却不晓得电容还有很多重要的参数，也不晓得一个1uF的瓷片电容和一个1uF的铝电解电容有什么不同。   实践的电容能够等效成下面的电路方式：

C:电容容值。普通是指在1kHz，1V等效AC电压，直流偏压为0V状况下测到的，不过也可有很多电容丈量的环境不同。但有一点需留意，电容值C自身是会随环境发作改动的。   ESL：电容等效串联电感。电容的管脚是存在电感的。在低频应用时感抗较小，所以能够不思索。当频率较高时，就要思索这个电感了。举个例子，一个0805封装的0.1uF贴片电容，每管脚电感1.2nH,那么ESL是2.4nH,能够算一下C和ESL的谐振频率为10MHz左右，当频率高于10MHz，则电容表现为电感特性。   ESR:电容等效串联电阻。无论哪种电容都会有一个等效串联电阻，当电容工作在谐振点频率时，电容的容抗和感抗大小相等，于是等效成一个电阻，这个电阻就是ESR。因电容构造不同而有很大差别。铝电解电容ESR普通由几百毫欧到几欧，瓷片电容普通为几十毫欧，钽电容介于铝电解电容和瓷片电容之间。   下面我们看一些X7R材质瓷片电容的频率特性：

当然，电容相关的参数还有很多，不过，设计中最重要的还是C和ESR。   下面简单引见一下我们常用到的三种电容：铝电解电容，瓷片电容和钽电容。   1、铝电容是由铝箔刻槽氧化后再夹绝缘层卷制，然后再浸电解质液制成的，其原理是化学原理，电容充放电靠的是化学反响，电容对信号的响应速度受电解质中带电离子的挪动速度限制，普通都应用在频率较低(1M以下)的滤波场所，ESR主要为铝萡电阻和电解液等效电阻的和，值比拟大。铝电容的电解液会逐步挥发而招致电容减小以至失效，随温度升高挥发速度加快。温度每升高10度，电解电容的寿命会减半。假如电容在室温27度时能运用10000小时的话，57度的环境下只能运用1250小时。所以铝电解电容尽量不要太靠近热源。   2、瓷片电容寄存电靠的是物理反响，因此具有很高的响应速度，能够应用到上G的场所。不过，瓷片电容由于介质不同，也呈现很大的差别。性能最好的是C0G材质的电容，温度系数小，不过材质介电常数小，所以容值不可能做太大。而性能最差的是Z5U/Y5V材质，这种材质介电常数大，所以容值能做到几十微法。但是这种材质受温度影响和直流偏压(直流电压会致使材质极化， 亿配芯城 使电容量减小)影响很严重。下面我们看一下C0G、X5R、Y5V三种材质电容受环境温度和直流工作电压的影响。

能够看到C0G的容值根本不随温度变化，X5R稳定性稍差些，而Y5V材质在60度时，容质变为标称值的50%。   能够看到50V耐压的Y5V瓷片电容在应用在30V时，容量只要标称值的30%。   陶瓷电容有一个很大的缺陷，就是易碎。所以需求防止磕碰，尽量远离电路板易发作形变的中央。   3、钽电容无论是原理和构造都像一个电池。下面是钽电容的内部构造表示图：

钽电容具有体积小、容量大、速度快、ESR低等优势，价钱也比拟高。决议钽电容容量和耐压的是原资料钽粉颗粒的大小。颗粒越细能够得到越大的电容，而假如想得到较大的耐压就需求较厚的Ta2O5，这就请求运用颗粒大些的钽粉。所以体积相同要想取得耐压高而又容量大的钽电容难度很大。钽电容需惹起留意的另一个中央是:钽电容比拟容易击穿而呈短路特性，抗浪涌才能差。很可能由于一个大的霎时电流招致电容烧毁而构成短路。这在运用超大容量钽电容时需思索(比方1000uF钽电容)。   从上面能够理解到不同的电容有不同的应用场所，并不是价钱越高越好。   下面讲一下电源设计中电容的作用   在电源设计应用中，电容主要用于滤波(filter)和退耦/旁路(decoupling/bypass)。 滤波主要指滤除外来噪声，而退耦/旁路(一种，以旁路的方式到达退耦效果，以后用“退耦”替代)是减小部分电路对外的噪声干扰。很多人容易把两者搞混。下面我们看一个电路构造：

图中开关电源为A和B供电。电流经C1后再经过一段PCB走线(暂等效为一个电感，实践用电磁波理论剖析这种等效是有误的，但为便当了解，仍采用这种等效方式。)分开两路分别供应A和B。开关电源出来的纹波比拟大，于是我们运用C1对电源停止滤波，为A和B提供稳定的电压。C1需求尽可能的靠近电源放置。C2和C3均为旁路电容，起退耦作用。当A在某一霎时需求一个很大的电流时，假如没有C2和C3，那么会由于线路电感的缘由A端的电压会变低，而B端电压同样受A端电压影响而降低，于是部分电路A的电流变化惹起了部分电路B的电源电压，从而对B电路的信号产生影响。同样，B的电流变化也会对A构成干扰。这就是“共路耦合干扰”。   增加了C2后，部分电路再需求一个霎时的大电流的时分，电容C2能够为A暂时提供电流，即便共路局部电感存在，A端电压不会降落太多。对B的影响也会减小很多。于是经过电流旁路起到了退耦的作用。   普通滤波主要运用大容量电容，对速度请求不是很快，但对电容值请求较大。普通运用铝电解电容。浪涌电流较小的状况下，运用钽电容替代铝电解电容效果会更好一些。从上面的例子我们能够晓得，作为退耦的电容，必需有很快的响应速度才干到达效果。假如图中的部分电路A是指一个芯片的话，那么退耦电容要用瓷片电容，而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。而假如“部分电路A”是指一个功用模块的话，能够运用瓷片电容，假如容量不够也能够运用钽电容或铝电解电容(前提是功用模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容)。   滤波电容的容量常常都能够从开关电源芯片的数据手册里找到计算公式。假如滤波电路同时运用电解电容、钽电容和瓷片电容的话，把电解电容放的分开关电源最近，这样能维护钽电容。瓷片电容放在钽电容后面。这样能够取得最好的滤波效果。

退耦电容需求满足两个请求，一个是容量需求，另一个是ESR需求。也就是说一个0.1uF的电容退耦效果或许不如两个0.01uF电容效果好。而且，0.01uF电容在较高频段有更低的阻抗，在这些频段内假如一个0.01uF电容能到达容量需求，那么它将比0.1uF电容具有更好的退耦效果。   很多管脚较多的高速芯片设计指导手册会给出电源设计对退耦电容的请求，比方一款500多脚的BGA封装请求3.3V电源至少有30个瓷片电容，还要有几个大电容，总容量要200uF以上…  亿配芯城（WWW.YiBEiiC.COM)隶属于深圳市新嘉盛工贸有限公司，成立于2013年并上线服务，商城平台主要特点“线上快捷交易配单+线下实体供应交货”两全其美的垂直发展理念，是国内电子元器件专业的电子商务平台+实体店企业。未来发展及模式主要以（一站式配单，平台寄售/处理闲置库存达到资源共享双赢，电子工程师交流社区，硬件开发与支持等互动服务平台）在这个高效而发展迅猛的科技互联网时代为大家提供精准的大数据资源平台。

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