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開關雜訊-EMC

使用電容降低雜訊

去耦電容的有效使用方法 要點2

上一篇文章介紹了“去耦電容的有效使用方法”的要點1“使用多個去耦電容”。本文將介紹“要點2”。

要點2:降低電容的ESL

去耦電容的有效使用方法的第二個要點是降低電容的ESL(即等效串聯電感)。雖說是“降低ESL”,但由於無法改變單個產品的ESL本身,因此這裡是指“即使容值相同,也要使用ESL小的電容”。通過降低ESL,可改善高頻特性,並可更有效地降低高頻雜訊。

即使容值相同也要使用尺寸較小的電容

對於積層陶瓷電容(MLCC),有時會準備容值相同但尺寸不同的幾個封裝。ESL取決於引腳部位的結構。尺寸較小的電容基本上引腳部位也較小,通常ESL較小。

右圖是容值相同、大小不同的電容的頻率特性示例。如圖所示,更小的1005尺寸的諧振頻率更高,在之後感性區域的頻率範圍電阻較低。這正如在“電容的頻率特性”中所介紹的,電容的諧振頻率是基於以下公式的,從公式中可見,只要容值相同,ESL越低諧振頻率越高。另外,感性區域的電阻特性取決於ESL,這一點也曾介紹過。

關於雜訊對策,當需要降低更高頻段的雜訊時,可以選擇尺寸小的電容。

使用旨在降低ESL的電容

積層陶瓷電容中,有些型號採用的是旨在降低ESL的形狀和結構。

如圖所示,普通電容的電極在短邊側,而LW逆轉型的電極則相反,在長邊側。由於L(長度)和W(寬度)相反,故稱“LW逆轉型”。是通過增加電極的寬度來降低ESL的類型。

三端電容是為了改善普通電容(兩個引腳)的頻率特性而最佳化了結構的電容。三端電容是將雙引腳電容的一個引腳(電極)的另一端向外伸出作為直通引腳,將另一個引腳作為GND引腳。在上圖中,輸入輸出電極相當於兩端伸出的直通引腳,左右的電極當然是導通的。這種輸入輸出電極(直通引腳)和GND電極間存在電介質,起到電容的作用。

將輸入輸出電極串聯插入電源或訊號線(將輸入輸出電極的一端連接輸入端,另一端連接輸出端),GND電極接地。這樣,由於輸入輸出電極的ESL不包括在接地端,因此接地的電阻變得非常低。另外,輸入輸出電極的ESL通過在雜訊路徑直接插入,有利於降低雜訊(增加插入損耗)。

通過在長邊側成對配置GND電極,可抑制ESL;再採用並聯的方式,可使ESL減半。

基於這樣的結構,三端電容不僅具有非常低的ESL,而且可保持低ESR,與相同容值相同尺寸的雙插件型電容相比,可顯著改善高頻特性。

下一篇文章計畫對相關的幾點注意事項進行介紹。

重點:

・去耦電容的有效使用方法有兩個要點:①使用多個電容,②降低電容的ESL。

・通過降低電容的ESL,可改善高頻特性,並可更有效地降低高頻雜訊。

・有的電容雖然容值相同,但因尺寸和結構不同而ESL更小。


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