Tụ điện đóng vai trò quan trọng trong thiết kế PCB tốc độ cao và thường là thiết bị được sử dụng nhiều nhất trên PCBS. Trong PCB, tụ điện thường được chia thành tụ lọc, tụ tách, tụ lưu trữ năng lượng, v.v.
1. Tụ điện đầu ra, tụ lọc
Chúng ta thường gọi tụ điện của mạch đầu vào và đầu ra của mô-đun nguồn là tụ lọc. Hiểu đơn giản là tụ điện đảm bảo sự ổn định của nguồn điện đầu vào và đầu ra. Trong mô-đun nguồn, tụ lọc phải lớn trước khi nhỏ. Như trong hình, tụ lọc được đặt lớn rồi nhỏ theo hướng mũi tên.
Khi thiết kế bộ nguồn cần lưu ý dây dẫn và vỏ đồng đủ rộng, số lượng lỗ đủ để đảm bảo công suất dòng điện đáp ứng nhu cầu. Chiều rộng và số lượng lỗ được đánh giá cùng với dòng điện.
Điện dung đầu vào
Tụ điện đầu vào tạo thành một vòng dòng với vòng chuyển mạch. Vòng dòng điện này thay đổi theo một biên độ lớn, biên độ Iout. Tần số là tần số chuyển đổi. Trong quá trình chuyển đổi của chip DCDC, dòng điện được tạo ra bởi vòng lặp hiện tại này sẽ thay đổi, bao gồm cả di/dt nhanh hơn.
Ở chế độ BUCK đồng bộ, đường dẫn dòng điện liên tục phải đi qua chân GND của chip và tụ điện đầu vào phải được kết nối giữa GND và Vin của chip, do đó đường dẫn có thể ngắn và dày.
Diện tích của vòng dòng điện này đủ nhỏ thì bức xạ bên ngoài của vòng dòng điện này sẽ càng tốt.
2.Tụ điện tách rời
Chân nguồn của IC tốc độ cao cần có đủ tụ điện tách rời, tốt nhất là mỗi chân có một tụ điện. Trong thiết kế thực tế, nếu không còn chỗ cho tụ tách rời thì có thể loại bỏ tụ này cho phù hợp.
Điện dung tách của chân cấp nguồn IC thường nhỏ, chẳng hạn như 0,1μF, 0,01μF, v.v. Gói tương ứng cũng tương đối nhỏ, chẳng hạn như gói 0402, gói 0603, v.v. Khi đặt tụ tách cần lưu ý những điểm sau.
(1) Đặt càng gần chân nguồn điện càng tốt, nếu không nó có thể không có tác dụng tách rời. Về mặt lý thuyết, tụ điện có bán kính tách nhất định nên nguyên tắc tiệm cận cần được thực hiện nghiêm ngặt.
(2) Tụ tách rời với dây dẫn chân cắm nguồn điện phải càng ngắn càng tốt và dây dẫn phải dày, thông thường chiều rộng đường dây là 8 ~ 15mil (1mil = 0,0254mm). Mục đích của việc làm dày là để giảm độ tự cảm của chì và đảm bảo hiệu suất cung cấp điện.
(3) Sau khi nguồn điện và chân nối đất của tụ điện tách rời được dẫn ra khỏi tấm hàn, đục lỗ gần đó và kết nối với nguồn điện và mặt phẳng nối đất. Chì cũng phải dày lên và lỗ càng lớn càng tốt. Nếu có thể sử dụng lỗ có khẩu độ 10mil thì không nên sử dụng lỗ 8mil.
(4) Đảm bảo rằng vòng tách càng nhỏ càng tốt
3. Tụ lưu trữ năng lượng
Vai trò của tụ lưu trữ năng lượng là đảm bảo cho IC có thể cung cấp điện trong thời gian ngắn nhất khi sử dụng điện. Dung lượng của tụ điện lưu trữ năng lượng nói chung là lớn và gói tương ứng cũng lớn. Trong PCB, tụ điện lưu trữ năng lượng có thể ở xa thiết bị nhưng không quá xa, như trong hình. Chế độ lỗ quạt của tụ điện lưu trữ năng lượng phổ biến được hiển thị trong hình.
Nguyên lý của lỗ quạt và dây cáp như sau:
(1) Dây dẫn càng ngắn và dày càng tốt để có độ tự cảm ký sinh nhỏ.
(2)Đối với các tụ điện lưu trữ năng lượng hoặc các thiết bị có dòng điện quá lớn, hãy đục càng nhiều lỗ càng tốt.
(3)Tất nhiên, hiệu suất điện tốt nhất của lỗ quạt là lỗ đĩa. Thực tế cần xem xét toàn diện