旁路電容器焊接解析

什么是電容?理想的旁路電容器焊接位置在哪里?根據(jù)電路中綜合因素來看，旁路電容器除了具有減少脈沖電流，穩(wěn)定電源電壓能力之外，更重要的是它的電容量、電壓值和正常工作的額定溫度以及在電路板中放置(焊接)的位置。通常在VCC和接地之間，電容起到作用是提供一個低阻抗的路徑以便使交流電可以通過直流電路直接接地。電容同時也扮演一個儲能裝置，儲存電荷用于穩(wěn)定負載變化而引起的電壓波動。

盡管電容能夠解決不少電路問題，但錯誤電容選型或不當?shù)碾娙莘胖梦恢脤е抡麄€電路出現(xiàn)電能的損耗，干擾電流、或者使其處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。除了正常工作的額定值、型號以及電容的大小尺寸之外，工程師更應該密切注意的是旁路電容在電路中的放置位置。

理想的電容器焊接位置

要綜合各種因素才能找到電容放置的理想位置，這些因素包括整個開發(fā)板的布局設計、芯片或者其他零部件的功能，PCB板設計層數(shù)以及電路板的尺寸大小等等。電路板設計者必須能夠解決每個PCB板對電容器獨特的要求， 電容器錯誤選型或放置在電路板位置不對往往會導致意想不到的的問題或是電路故障。 為確保整個板子能夠實現(xiàn)最佳性能，以下是在電路板上放置旁路電容器的最佳做法。

放置旁路電容器的理想位置盡可能靠近元器件的電源引腳。這樣做的目的是為了元器件在通斷電的瞬間，避免電路中有大電流產生損壞元器件。同時讓交流干擾電流直接通過一個低阻抗電路接地。如果把電容放置在離元器件電源引腳更遠的位置，由于電感效應，額外的走線長度會產生額外的串聯(lián)電感，從而降低旁路電容器的自感諧振頻率和有用帶寬。

在通常的實際應用中，電源和電路元件(如IC)之間總是有一定的距離。 理想情況下，IC和功率調節(jié)器之間的銅線路被視作為零阻抗的線路。 當然現(xiàn)實中是不太可能的，這條線路并非零阻抗，有阻值意味著從電源到芯片可用的電壓和電流就會受此影響而有所變化。

電路板中銅跡線，就像現(xiàn)實中電線一樣，帶有一定的電阻值和電感效應。相比阻值，更應該被關注的是電路板中銅跡線的電感效應對真?zhèn)€電路板的影響，特別是它對電源功率傳輸有巨大的影響。 當給IC或有源器件通電瞬間，這個電感效應會消除或者減緩從電源發(fā)出大電流(尖峰電流)對元器件沖擊。

理想情況下，所有的電路板的銅跡線在電流通過時應該是沒有任何阻抗或者延遲的。 然而，在實際電路中，電感大小與電流的變化速率是相對的，這將阻礙了電流大小不能按照設備要求快速調高或者降低。 對通斷電過程有延遲的影響，輸出信號波形因此可能也會失真。

一般來說，隨著電容器與元器件引腳之間的銅跡線長度越長產生電感效應就越明顯，這將影響電容器的諧振頻率，往往會導致窄帶寬信號而無法抑制所有噪聲。所以最小化走線長度可減少電感，電阻和整體阻抗。

寬帶頻率——多個電容組合

不同種類的電容器能夠抑制特定的頻率范圍內的干擾電流，但是對于在寬帶頻率范圍內工作的器件來說，期望單個電容能夠滿足需求很顯然是不現(xiàn)實的。最好的解決方案就是同時并行多個針對不同帶寬值的電容器。 如大電容將為低頻提供低阻抗接地線路，而較小電容將處理較高頻率的干擾電流。

通過正確電容器選型和布局，設計人員所有頻率的電流提供合適的低阻抗線路、當布局電容位置時，最好按照電容值得大小升序排列它們，從最靠近電源引腳電容值最小的電容開始，然后按照升序順序添加較大的電容。

相比大電容較慢的充放電速度，小電容充放電速度更快因此對高頻電流信號響應很快， 由于大電容在充放電速度上需要更多的時間，因此對高頻電流信號無法及時的響應，不過在較低頻率下則工作良好。 所以通常情形下在使用一大一小兩種電容兩個并行使用，如把0.1uF電容放置在電源引腳的旁邊，緊隨其后的便是電容值為10uF電容的放置。

由于電路板的銅跡線或多或都會產生阻抗和電感效應，盡可能的縮小銅跡線的長度，否則將增加干擾電流信號的整體阻抗。下圖中，電容器可以被放置在SMT元器件下面，不過是在整個電路板的另一面，這種直接放在元器件下面的做法，是為了盡量縮短銅跡線的長度減少電感和阻抗。

最好將電容器直接放在電路板的另一側，相對電源、接地引腳以及芯片等器件來說。

把旁路電容器相對元器件放置在電路板另一側，不僅釋放電路板多余的位置留給更多讓板子過孔的空間。而且由于電容可以直接連接到元器件的接地引腳，這也盡可能縮短了接地線路的長度。

對于有多個電源引腳的電子器件，每個電源引腳至少要有一個旁路電容與之相接。盡管這個電子器件只需一到兩個電容器就可以工作，但最好為每個電源引腳添加至少一個旁路電容，并盡可能縮短兩者之間的距離。 當電子器件在不同功率輸出快速切換時，這種放置旁路電容器做法可以保持整個電子裝置的運行穩(wěn)定。

如果器件工作頻率很寬，建議按升序原則添加多個合適的并行電容器。

接地

設計人員應設計出最近的接地線路或引腳線路，以盡量減小電感，并使交流干擾信號更容易通過接地而導出。 要達到此目的，有效方法是通過縮短的走線長度或過孔來降低旁路電容接地一端的阻抗。

總結

電容放置的位置盡量靠近電子器件的電源引腳，這將減少兩者之間線路的電感效應。當器件的電源引腳需要多個并行電容時，請按照升序(電容值的大小)依次焊接電容，最小電容最靠近器件的電源引腳

相對芯片盡可能將電容器放置其下面，即是電路板的另一側。當線路的距離足夠短時，可以將電容的另一端直接連接到器件的接地引腳。 若不是，要用最短的走線方式或通過通孔將其直接接地。

結論

旁路電容的正確選型和使用是減少電子電路中不必要的干擾信號的最有效方法。 在電源和接地引腳之間連接正確型號的電容可為交流干擾電流創(chuàng)建一條低阻抗路徑導出接地。 它還通過充放電功能來防止電路電壓驟降，抑制脈沖電流的產生，確保電路中沒有干擾電流的產生。

除了正確選擇電容器型號之外，電容器在電路中位置對確保旁路正常工作是至關重要。最好的做法是將電容盡可能靠近器件的電源引腳。以上就是理想的旁路電容器焊接位置，希望能給大家?guī)椭?