去耦電容的作用及方法

去耦電容有效使用方法分為兩種：

使用多個(gè)去耦電容

使用多個(gè)去耦電容時(shí)，使用相同容值的電容時(shí)和交織使用不同容值的電容時(shí)，效果是不同的。

①使用多個(gè)容值相同的電容時(shí)

當(dāng)增加容值相同的電容后，阻抗在整個(gè)頻率范圍均向低的方向轉(zhuǎn)變，也就是說(shuō)阻抗越來(lái)越低。

這一點(diǎn)可通過(guò)思考并聯(lián)連接容值相同的電容時(shí)，到諧振點(diǎn)的容性特性、取決于ESR（等效串聯(lián)電阻）的諧振點(diǎn)阻抗、諧振點(diǎn)以后的ESL（等效串聯(lián)電感）影響的感性特性來(lái)理解。

并聯(lián)的電容容值是相加的，所以3個(gè)電容為66μF，容性區(qū)域的阻抗下降。

由此可知，通過(guò)使用多個(gè)相同容值的電容，可在整個(gè)頻率范圍降低阻抗，因此可進(jìn)一步降低噪聲。

②使用多個(gè)容值不同的電容時(shí)

如下圖，在22μF的電容基礎(chǔ)上并聯(lián)增加0.1μF、以及0.01μF的電容后的頻率特性。通過(guò)增加容值更小的電容，可降低高頻段的阻抗。相對(duì)于一個(gè)22μF電容的頻率特性來(lái)說(shuō)，0.1μF和0.01μF的特性是合成后的特性（紅色虛線）。

這里必須注意的是，有些頻率點(diǎn)產(chǎn)生反諧振，阻抗反而增高，EMI惡化。反諧振發(fā)生于容性特性和感性特性的交叉點(diǎn)。

所增加電容的電容量，一般需要根據(jù)目標(biāo)降噪頻率進(jìn)行選型。另外，在這里給出的頻率特性波形圖是理想的波形圖，并未考慮PCB板的布局布線等引起的寄生分量。在實(shí)際的噪聲對(duì)策中，需要考慮寄生分量的影響。

降低電容的ESL

雖說(shuō)是“降低ESL”，但由于無(wú)法改變單個(gè)產(chǎn)品的ESL本身，因此這里是指“即使容值相同，也要使用ESL小的電容”。通過(guò)降低ESL，可改善高頻特性，并可更有效地降低高頻噪聲。

①容值相同也要使用尺寸較小的電容

對(duì)于積層陶瓷電容（MLCC），有時(shí)會(huì)準(zhǔn)備容值相同但尺寸不同的幾個(gè)封裝。ESL取決于引腳部位的結(jié)構(gòu)。尺寸較小的電容基本上引腳部位也較小，通常ESL較小。

更小的封裝尺寸的諧振頻率更高，在之后感性區(qū)域的頻率范圍阻抗較低。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(qū)域的阻抗特性取決于ESL。

②降低ESL的電容

陶瓷電容中，有些型號(hào)采用的是旨在降低ESL的形狀和結(jié)構(gòu)。普通電容的電極在短邊側(cè)，而LW逆轉(zhuǎn)型的電極則相反，在長(zhǎng)邊側(cè)。由于L（長(zhǎng)度）和W（寬度）相反，故稱“LW逆轉(zhuǎn)型”。是通過(guò)增加電極的寬度來(lái)降低ESL的類型。

三端電容是為了改善普通電容（兩個(gè)引腳）的頻率特性而優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的電容。三端電容是將雙引腳電容的一個(gè)引腳（電極）的另一端向外伸出作為直通引腳，將另一個(gè)引腳作為GND引腳。輸入輸出電極相當(dāng)于兩端伸出的直通引腳，左右的電極當(dāng)然是導(dǎo)通的。這種輸入輸出電極（直通引腳）和GND電極間存在電介質(zhì)，起到電容的作用。

將輸入輸出電極串聯(lián)插入電源或信號(hào)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，由于輸入輸出電極的ESL不包括在接地端，因此接地的阻抗變得非常低。

另外，輸入輸出電極的ESL通過(guò)在噪聲路徑直接插入，有利于降低噪聲（增加插入損耗）。通過(guò)在長(zhǎng)邊側(cè)成對(duì)配置GND電極，可抑制ESL，再采用并聯(lián)的方式，可使ESL減半。

基于這樣的結(jié)構(gòu)，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引腳型電容相比，可顯著改善高頻特性。

其他注意事項(xiàng)

①Q(mào)較高的陶瓷電容

電容具有被稱為“Q”的特性。下圖即表示Q和頻率－阻抗特性之間的關(guān)系。

Q值高，阻抗在特定的窄帶會(huì)變得非常低。Q值低時(shí)，阻抗雖然不會(huì)極度下降，但可以在很寬的頻段內(nèi)降低。

這種特性可能有助于符合某些EMC標(biāo)準(zhǔn)。例如，使用電容量變化較大的電容時(shí)，如果Q值很高，則可能存在無(wú)法消除目標(biāo)頻率噪聲的個(gè)體。在這種情況下，還有一種通過(guò)使用具有低Q的電容來(lái)抑制波動(dòng)影響的手法。

②電容排布

高頻噪聲采取對(duì)策，可以考慮增加小容量的電容，同時(shí)遵循“盡可能使小容量電容靠近噪聲源”。

③電容的電容量變化率

噪聲對(duì)策用的電容的電容量變化率較大時(shí)，諧振頻率的波動(dòng)會(huì)變大，目標(biāo)消減頻段會(huì)產(chǎn)生變化或波動(dòng)，有時(shí)很難找到理想的噪聲對(duì)策。尤其是需要在窄頻段大幅消除噪聲時(shí)，需要格外注意。

④電容器的溫度特性

眾所眾知，電容的特性會(huì)受溫度影響。目前，EMC測(cè)試的溫度特性尚未標(biāo)準(zhǔn)化，但在某些應(yīng)用中，不得不在明顯的高溫或低溫條件/環(huán)境下工作、或在會(huì)產(chǎn)生較大溫度變化的條件/環(huán)境下使用。

在這類情況下，非常有可能發(fā)生“電容量變化率”中提到的問(wèn)題，所以，用于噪聲對(duì)策的電容，需要盡量使用具有CH、C0G特性的溫度特性優(yōu)異的產(chǎn)品。

責(zé)任編輯：彭菁