解決輻射問題：退耦電容的原理及應用？|深圳比創達EMC（下）

解決輻射問題：退耦電容的原理及應用？相信不少人是有疑問的，今天深圳市比創達電子科技有限公司就跟大家解答一下！

在比創達每年3000+的整改案例中，便攜式消費電子類產品如藍牙音箱產品、錄音筆類產品，多次出現時鐘類窄帶輻射與PCB布線中的電源走線強相關，甚至出現傳導發射測試中因時鐘干擾導致測試不過的情況；這類問題就涉及到了電源去耦的問題，結合實際整改經驗和理論分析，比創達工程師總結了去耦電容的相關原理及應用注意事項，現分享如下：

解決輻射問題：退耦電容的原理及應用？（下）接下來就跟著深圳比創達EMC小編一起來看下吧！

一、退耦及退耦電容

(1) 退耦

退耦，Decouple，也即去耦；一般是指電源與負載之間的相互作用，負載端如芯片的Vcc需要從主電源取電；同時芯片作為有源負載，其高頻噪聲也易通過Vcc走線傳到前端的電源，再傳到其他模塊。所以：

▲退耦網絡，尤其是芯片Vcc管腳的退耦電容，有一個很大的作用是將負載端的噪聲濾除，以免傳到前端；

▲另外，當有源負載有高頻開關時，會對Vcc上的電流產生高頻續斷或大小變化，若無去耦措施的存在，會造成這個電流的瞬變不能滿足芯片/有源負載的需求。

圖1 用水系統中的“去耦“

關于退耦網絡，一個較形象的類比是居民用水問題。如圖1，水庫是總的水源（總電源），居民用戶、工廠等是最終的用水端（負載端）：

▲若所有的用戶都是直接從水庫/水廠取水，在用水高峰期時有限的主管道水流就會捉襟見肘，部分用戶可能沒法取到水、或者取的水流/水壓小，不足以使用；而蓄水池、水塔的存在就可以緩解用水高峰期時的供水壓力，類似電路中的去耦網絡對瞬變電流的就近、臨時補充；

▲同時，用戶使用過的生活污水、工業廢水等需要經過污水處理裝置進行處理后排放或再利用，類似電路中去耦網絡的濾除干擾的作用。

(2) 退耦電容

圖2 去耦電容應用示意圖

C1為電源的輸出濾波電容，L1為走線的等效電感 ，C2、C3分別為模塊A和B的去耦電容

▲當模塊A在某一瞬間需要一個很大的電流時，若無C2、C3，就需要直接從主電源抽電流，但因L1的存在，電流可能沒那么快到（電感中的電流沒法突變），到了也沒那么大，就會造成A處的電壓降低，進而使B處的電壓也降低，從而影響了B模塊的信號，這就是“共路耦合干擾“。

▲當加上了C2和C3后，模塊A再需要瞬時大電流時，電容C2就可以為A暫時提供電流，即C2被當作了儲能電容；另外，因為電容兩端的電壓不能突變，也會抑制、延緩A模塊的電壓變化，C3就可以在A模塊發生突變時起到穩定B模塊電壓的作用；

▲同時，模塊A、B工作時因高頻開關等動作產生的高頻擾動噪聲也可以通過C2、C3濾波電容旁路到地

另外，當我們主電源和負載距離較遠、或者因電源平面不好布線，而采用長走線替代電源平面時，要在長走線每隔一定距離加上相應的去耦電容（電容的布局密度一般是要求每隔1000mil左右對地加電容），這時電容主要起的是儲能電容的作用。

(3) 電容的去耦半徑

當芯片的電流需求發生突變時，會在電源平面的一個很小的局部區域產生電壓擾動，這一擾動被去耦電容感知后才能得到補償。但信號在介質中傳播至電容需要時間，電容給的補償反饋回芯片端也需要時間，這樣就會存在延遲，造成噪聲源和補償電流之間存在相位差，若相位差太大就失去了去耦作用。因此，去耦電容要離噪聲源越近越好（芯片的去耦電容一般都是靠近Vcc管腳放置，電容的 Fanout長度要求不大于50mil）；

例如，一顆1nF陶瓷電容，假設相應的引線寄生電感為1.6nH，則諧振頻率為126MHz，周期為7.9ns，假設信號在PCB上的傳播速度為6inch/ns，則諧振信號對應的波長λ為47.4inch（1.2m），而一般要求電容的去耦半徑為λ/50（2.4cm），即此去耦電容對它周圍2.4cm范圍內的電源噪聲有效去耦。

二、小結

（1）針對高頻窄帶輻射干擾，可采用合適的LRC濾波器在源頭處進行濾波處理。

（2）去耦電容的原理是利用其儲能特性和濾波特性，在負載電源端增加一個局部“蓄水池“及濾波網絡。

（3） 因電容的諧振特性，其布局要求是就近放置，焊盤引線不能過長。

（4）對于長電源走線，也要每隔一定距離添加去耦電容。

綜上所述，相信通過本文的描述，各位對解決輻射問題：退耦電容的原理及應用都有一定了解了吧，有疑問和有不懂的想了解可以隨時咨詢深圳比創達這邊。今天就先說到這，下次給各位講解些別的內容，咱們下回見啦！也可以關注我司公眾平臺賬號：深圳比創達EMC！

以上就是深圳市比創達電子科技有限公司小編給您們介紹的解決輻射問題：退耦電容的原理及應用的內容，希望大家看后有所幫助！

深圳市比創達電子科技有限公司成立于2012年，總部位于深圳市龍崗區，成立至今一直專注于EMC電磁兼容領域，致力于為客戶提供最高效最專業的EMC一站式解決方案，業務范圍覆蓋EMC元件的研發、生產、銷售及EMC設計和整改。

審核編輯 黃宇