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PCB设计中电容的摆放

发布时间:2024-04-17 责任编辑:lina

【导读】电容在高速 PCB 设计中起着重要的作用,通常也是 PCB 上用得最多的器件。在 PCB 中,电容通 常分为滤波电容、去耦电容、储能电容等。 我们通常把电源模块输入、输出回路的电容称为滤波电容。简单理解就是,保证输入、输出电源 稳定的电容。在电源模块中,滤波电容摆放的原则是“先大后小”。如图2.48.1所示,滤波电容按箭头 方向先大后小摆放。


电容在高速 PCB 设计中起着重要的作用,通常也是 PCB 上用得最多的器件。在 PCB 中,电容通 常分为滤波电容、去耦电容、储能电容等。 


1. 电源输出电容,滤波电容 


我们通常把电源模块输入、输出回路的电容称为滤波电容。简单理解就是,保证输入、输出电源 稳定的电容。在电源模块中,滤波电容摆放的原则是“先大后小”。如图2.48.1所示,滤波电容按箭头 方向先大后小摆放。


PCB设计中电容的摆放


电源设计时,要注意走线和铜皮足够宽、过孔数量足够多,保证通流能力满足需求。宽度和过孔 数量结合电流大小来评估。


电源输入电容


PCB设计中电容的摆放


电源输入电容与开关环路形成一个电流环。这个电流环路的变化幅度大,Iout的幅度。频率是开关频率。DCDC芯片开关过程中产生,这个电流环产生的电流的变化,包含了较快的di/dt。


同步BUCK的方式,续流路径要经过芯片的GND管脚,输入电容要接在芯片的GND和Vin之间,路径竟可能的短粗。


PCB设计中电容的摆放

这个电流环面积足够的小,这个电流环对外辐射就会越好。


2. 去耦电容


高速 IC的电源引脚需要足够多的去耦电容,最好能保证每个引脚有一个。实际设计中,如果没 有空间摆放去耦电容,则可以酌情删减。


IC 电源引脚的去耦电容的容值通常会比较小,如 0.1μF、0.01μF 等;对应的封装也比较小,如 0402封装、0603封装等。在摆放去耦电容时,应注意以下几点。 


(1)尽可能靠近电源引脚放置,否则可能起不到去耦作用。理论上讲,电容有一定的去耦半径范 围,所以应严格执行就近原则。 


(2)去耦电容到电源引脚引线尽量短,而且引线要加粗,通常线宽为8~15mil(1mil = 0.0254mm)。加粗目的在于减小引线电感,保证电源性能。 


(3)去耦电容的电源、地引脚从焊盘引出线后,就近打孔,连接到电源、地平面上。该引线同样要 加粗,过孔尽量用大孔,如能用孔径10mil 的孔,就不用8mil的孔。 


(4)保证去耦环路尽量小。去耦电容常见的摆放示例如图2.48.2~图2.48.4所示。图2.48.2~图2.48.4所示是SOP封装的IC 去耦电容的摆放方式,QFP等封装的与此类似。


PCB设计中电容的摆放


常见的 BGA封装,其去耦电容通常放在 BGA下面,即背面。由于 BGA 封装引脚密度大,因此去 耦电容一般放的不是很多,但应尽量多摆放一些,如图2.48.5所示。


PCB设计中电容的摆放


3. 储能电容 


储能电容的作用就是保证IC在用电时,能在最短的时间内提供电能。储能电容的容值一般比较 大,对应的封装也比较大。在PCB中,储能电容可以离器件远一些,但也不能太远,如图2.48.6所示。常见的储能电容扇孔方式,如图2.48.7所示。


PCB设计中电容的摆放


电容扇孔、扇线原则如下。 

(1)引线尽量短且加粗,这样有较小的寄生电感。 

(2)对于储能电容,或者过电流比较大的器件,打孔时应尽量多打几个。 

(3)当然,电气性能最好的扇孔是盘中孔。实际需要综合考虑

作者:朱晓明,来源:硬件十万个为什么


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