"두 바이 패스 / 디커플링 커패시터"규칙?

바이 패스 커패시터와 그 목적에 대한 많은 토론을 발견했습니다. 일반적으로 0.1uF와 10uF의 쌍으로 제공됩니다. 왜 쌍이어야합니까? 누구든지 종이나 기사를 잘 참조하거나 좋은 설명을 제공 할 수 있습니까? 두 가지 이유와 각각의 목적에 대해 약간의 이론을 갖고 싶습니다.

decoupling-capacitor

— 나자르
소스

또한 참조 : electronics.stackexchange.com/questions/25280/...

— 광자

and : electronics.stackexchange.com/questions/74509/…

— 광자

답변:

실제 커패시터에는 인덕턴스와 저항이 있습니다. 바이 패스 커패시터의 목적은 안정적인 전압을 유지하기 위해 전류 천이에 신속하게 응답하는 것입니다. 직렬 인덕턴스 및 저항은 해당 목표와 상반됩니다.

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

커패시터를 통한 전류가 증가함에 따라 저항 위의 전압은 옴의 법칙에 따라 증가합니다. 이것은 안정적인 전압을 유지하려는 목표와 상반됩니다. 커패시터를 통과하는 전류가 변함에 따라 인덕터 양단의 전압도 변한다 ( ), 다시 목표에 대응하십시오. $v=L \frac{di}{dt}$

커패시터를 병렬로 배치하면 정전 용량이 추가됩니다. 커패시턴스가 많을수록 전압 변화가 더 강해지기 때문에 일반적으로 좋습니다.

씨_{이자형 에프 에프 이자형 씨 티 나는 V 이자형} = 씨_{1} + 씨_{2} + 씨_{삼}

$C_{effective} = C_1 + C_2 + C_3$

동시에 병렬 저항 또는 인덕턴스가 효과적으로 감소합니다. 이 회로의 유효 인덕턴스 (저항은 유사 함)는

엘_{이자형 에프 에프 이자형 씨 티 나는 V 이자형} = \frac{1}{\frac{1}{엘_{1}} + \frac{1}{엘_{2}} + \frac{1}{엘_{삼}}}

$L_{effective} = \dfrac{1}{\dfrac{1}{L_1} + \dfrac{1}{L_2} + \dfrac{1}{L_3}}$

따라서 병렬 커패시터는 원하는 것 (커패시턴스)을 늘리고 원하지 않는 것 (인덕턴스, 저항)을 줄입니다.

또한, 크기가 작기 때문에 값이 낮은 커패시터는 인덕턴스가 낮아 경향이있어 고주파수 작동에 더 적합합니다.

물론 커패시터를 병렬로 연결할 수있는 실제 방법은 인덕턴스를 추가하기 때문에 이것은 한 지점에서만 작동합니다. 어떤 시점에서 추가적인 커패시터로의 경로에 의해 충분한 인덕턴스가 추가되어 아무런 이점이 없습니다. 인덕턴스를 최소화하기 위해 레이아웃을 올바르게 얻는 것은 고주파 회로 설계의 중요한 부분입니다. 어떤 아이디어가 있는지 CPU 주변의 모든 커패시터를 살펴보십시오. 여기 소켓 중앙에 많은 것을 볼 수 있으며 보드 하단에는 보이지 않는 것이 더 있습니다.

— 필 프로스트
소스

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

큰 커패시터는 "뱅크"또는 "대량"커패시터를 나타냅니다. 더 작은 것은 물론 "바이 패스"커패시터입니다. 기본 아이디어는 현실에서 커패시터의 기생이 이상적이지 않다는 것입니다. "뱅크"커패시터는 과도 전력 소비 (실제 전류 변화의 변화)에 도움이되지만 실제 문제로 인해 RF 노이즈 (EMI)가 라인에 도달하면 바이 패스 커패시터가 작을수록 노이즈가 접지되기 전에 짧게 접지됩니다. 당신의 IC에 도착합니다. 또한이 두 커패시터는 스위칭 과도를 억제하고 회로 간 절연을 개선하는 데 도움이됩니다.

물리학은 동일하지만 용어가 기능에 따라 변경됩니다. "뱅크"커패시터는 약간의 추가 충전 (충전 뱅크와 같은)을 "제공"합니다. "바이 패스"는 잡음이 신호를 손상시키지 않고 IC를 바이 패스 할 수 있도록합니다. "부드러운"커패시터는 전원 공급 장치 리플을 줄입니다. "감 결합"커패시터는 회로의 두 부분을 분리합니다.

실제로, 바이 패스 캡 옆에 뱅크 캡을두면 10uF와 0.1uF가 있습니다. 그러나 두 가지는 임의적입니다. 보드에 RF가 있습니까? 1nF 캡도 필요할 수 있습니다.

이 그림에서 실제 임피던스의 간단한 예를 볼 수 있습니다. 이상적인 캡은 영원히 큰 하향 경사 일 것입니다. 그러나 현실에서는 더 높은 주파수에서 더 작은 캡이 더 좋습니다. 따라서 가장 낮은 총 임피던스를 얻기 위해 두 개 (또는 세 개 또는 여러 개)를 서로 옆에 쌓아 둡니다.

"스태킹"임피던스

그러나 나는 이것에 대한 반대 의견 을 읽었 으며, 둘 사이의 자기 공명은 실제로 특정 주파수에서 높은 임피던스를 생성하고 피해야한다고 말하지만 다른 질문입니다.

— 스컬
소스

나는이 답변을 정말 좋아하지만 끝에있는 "edit"와 "edit 2"는 특히 산만하다. 왜 그 정보를 답의 본문에 포함시키지 않겠습니까? 누군가가 편집 내역을 볼 필요가 있고 (대부분의 사람들은 그렇지 않은 경우) 맨 아래의 "편집 된 X 전"링크를 통해 볼 수 있습니다. 대부분의 사람들은 당신이 답을 편집 한 것에 신경 쓰지 않습니다. 그들은 가장 읽기 쉬운 방식으로 제시된 가장 관련성 높은 답변을 원합니다.

— Phil Frost

좀 더 간단하게하겠습니다.

작은 캡을 바이 패스 캡이라고하지만 주요 목적은 고주파 스파이크를 처리하는 것입니다. 스파이크 발생 빈도에 따라 신속하게 방전 및 충전하려면 크기가 작아야합니다.

더 큰 캡을 벌크 캡이라고하며, 더 큰 전류 스윙을 처리합니다. 주로 레일에 큰 하중을 가하는 경우 새로운 하중을 공급하기 위해 더 큰 캡이 필요합니다.

또한 두 개의 커패시터를 사용하면 상속 속성이 다른 ESR (Equivalent Series Resistance)을 줄일 수 있으며 이는 온보드 전원 공급 장치를 만들 때 특히 중요합니다.

— 펑키 가이
소스

소형 커패시터는 빠른 과도 전류에 대한 응답으로 어떻게 더 빨리 방전 될 수 있습니까? 빠른 방전이란 무엇입니까 : 전류 과도에 반응하여 안정적인 전압을 빠르게 유지하거나 짧은 시간 안에 모든 저장된 에너지를 비 웁니다. 저장된 에너지의 커패시터를 비우고 싶습니까?

— Phil Frost

물리적으로 작은 커패시터는 인덕턴스가 적기 때문에 더 빨리 충전을 전달하고 복구 할 수 있습니다. 불행히도, 물리적으로 작은 커패시터는 비교적 적은 양의 전하 만 저장할 수 있습니다

— Martin Thompson

@MartinThompson 나는 그것을 알고 있지만 그 대답이 아닙니다. 단지 "[소형 커패시터]는 스파이크 발생 빈도에 따라 신속하게 방전 및 충전하기 위해 크기가 작아야한다"고 말합니다.

— Phil Frost

중요한 것은 스위칭 과도 현상과 관련된 고주파수에서 더 큰 캡의 인덕턴스가 중요하다는 것입니다. 일반적으로 더 큰 캡은 전해가 될 것이며, 이들은 인덕턴스로 감겨 진 두 층의 포일로 구성 됩니다. 그러나 작은 공간에서 많은 정전 용량을 제공하므로 더 많은 전하를 저장할 수 있지만 상대적으로 느리게 저장할 수 있습니다. 소형 캡은 일반적으로 디스크 유형이므로 인덕턴스가 훨씬 적지 만 동일한 볼륨에서 정전 용량이 훨씬 적습니다. 따라서 각 캡은 다른 캡의 약점을 보완합니다.

— peterG

다시 한 번, 훌륭하지만 대답은 그렇지 않습니다. 내 의견은 다른 사람의 답변에 대한 의견으로 더 많은 답변을 요구하지 않고 답변 개선을 제안하기위한 것입니다.

— Phil Frost