电容在emc设计中的应用技巧

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1、电容在EMC设计中的应用技巧

2、第1lunouseg(this)">但是，如何判定Z，和乙的值是高或低，一些资料上并未作具体说明[1,2]，实践中也往往不清楚。　　Zs和ZL的所谓的高值或低值的临界选取有一定的随机性，选取50n作为边界值是比较合适的。　　顺便指出，在电子电路中，因信号一般较弱，而RC低通滤波器对信号有一定的衰减，故很少使用。　　2自谐振频率与截止频率　　2．1去耦电容的自谐振频率　　实际的电容都有寄生电感Ls。Ls的大小基本上取决于引线的长度，对圆形、导线类型的引线，上'的典型值为10nH／cm[3]。典型的陶瓷电容的引线约有6mm长，会引入约15nH的电

3、感'"。引线电感也可由下式估算[4]:500)this.style.ouseg(this)">其中：／和r分别为引线的长度和半径。　　寄生电感会与电容产生串联谐振，即自谐振，在自谐振频率fo处，去耦电容呈现的阻抗最小，去耦效果最好。但对频率f高于f／o的噪声成份，去耦电容呈电感性，阻抗随频率的升高而变大，使去耦或旁路作用大大下降。实践中，应根据噪声的最高频率fmax来选择去耦电容的自谐振频率f0，最佳取值为fo=fmax。　　但是，一些资料上只是从电容的寄生电感的角度给出了自谐振频率fo的资料。实际上，去耦电容的自谐振频率不仅与电容的寄生电感有关，而且还与过孔的寄生电感[

4、5]、联结去耦电容与芯片电源正负极引脚的印制导线的寄生电感[6.7]等都有关系。如果不注意这一点，查得的资料或自己的估算往往与实际情况相去甚远。　　实践中，一般是先确定去耦电容的结构(电容的寄生电感与其结构关系密切)，再用试验的方法确定容量。　　2．2电源滤波器的钓自谐振频率　　在交流电源进线与电源变压器之间设置电源滤波器是抗EMI的常用措施之一。常用的电源滤波器如图2所示。人们一般对去耦电容的自谐振频率问题比较注意，实际上电源滤波器也有自谐振频率问题，处理不当，同样达不到预期的目的。　　对图2所示的滤波器，分析可知，当电感的电阻rL很小时，自谐振频率分别为：500)th

5、is.style.ouseg(this)">设计电源滤波器时，必须使滤波器的自谐振频率远小于噪声频率。处理不当．不仅不能衰减噪声，反而会放大噪声。　　例如[8]图2(a)所示的滤波器，如果取L＝1mH，rL＝1欧姆，C＝0．47uF(这也是许多资料上推荐的参数)，可算出f0＝5．2kHz。而EMC测试中的快速脉冲群频率为5．0kHz(2kV)或2．5kHz(4kV)，5．0kHz刚好谐振，2．5kHz也不会被衰减，如图3所示。这说明滤波器中元件参数选取不当，可能根本起不到提高EMC性能的作用。500)this.style.ouseg(this)">3.电容结构的选择　　从

6、理论上讲，电容的容量越大，容抗就越小，滤波效果就越好。一些人也有这种习惯认识。但是，容量大的电容一般寄生电感也大，自谐振频率低(如典型的陶瓷电容，0．1uF的fo=5MHz，0．01ulF的fo=15MHz，0．001uF的f0=50MHz)，对高频噪声的去耦效果差，甚至根本起不到去耦作用。分立元件的滤波器在频率超过10MHz时，将开始失去性能。元件的物理尺寸越大，转折点频率越低。这些问题可以通过选择特殊结构的电容来解决。　　贴片电容的寄生电感几乎为零，总的电感也可以减小到元件本身的电感、通常只是传统电容寄生电感的1／3～1／5，自谐振频率可达同样容量的带引线电容的2倍(

7、也有资料说可达10倍)，是射频应用的理想选择。　　传统上，射频应用一般选择瓷片电容。但在实践中，超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜电容也是适用的，因为他们的尺寸与瓷片电容相当。　　三端电容能将小瓷片电容频率范围从50MHz以下拓展到200MHz以上，这对抑制VHF频段的噪声是很有用的。要在VHF或更高的频段获得更好的滤波效果，特别是保护屏蔽体不被穿透，必须使用馈通电容。　　4　电容容量的选择　　在数字系统中，去耦电容的容量通常按下式估算：500)this.style.ouseg(this)">其中：／xl为瞬变电流；AV为逻辑器件允许的电源电压变500)this.style.ous

8、eg(this)">此外，当电源引线比较长时，瞬变电流会引起较大的压降，此时就要加容纳电容以维持器件要求的电压值。　　5去耦电容的安装方式与PCB设计　　安装去耦电容时，一般都知道使电容的引线尽可能短。但是，实践中往往受到安装条件的限制，电容的引线不可能取得很短。况且，电容引线的寄生电感只是影响目谐振频率的因素之一，自谐振频率还与过孔的寄生电感、相关印制导线的寄生电感等因素有关。一味地追求引线短，不仅困难，而且根本达不到目的。　　这说明要保证去耦效果，在PCB设计时，就要考虑相关问题。设计印制导线时，应使去耦电容距离芯片电源正