Dlaczego kondensatory muszą znajdować się jak najbliżej urządzenia?

Proste pytanie: co dokładnie stoi za potrzebą umieszczenia kondensatorów jak najbliżej styków odbiornika prądu? Czy to indukcyjność, rezystancja, a może impedancja ścieżki lub drutu na płytce drukowanej wpływa na ładunek elektryczny?

Czy to indukcyjność

tak

odporność

tak

a może impedancja ścieżki PCB

tak

lub drut

tak

który wpływa na ładunek elektryczny?

hmm .. wpływa na prąd elektryczny, a nie na ładunek. Prąd z kondensatora do odsprzęganego urządzenia musi spełniać jak najmniejszą „przeszkodę”, jak to możliwe.

Urządzenia mogą mieć ogromne prądy rozruchowe podczas przełączania i bez odłączenia tego prądu rozruchowego, wraz z rezystancją / indukcyjnością okablowania może spowodować, że napięcie zasilania spadnie poniżej minimalnego roboczego napięcia zasilania. Czapka odsprzęgająca służy do zapobiegania tej sytuacji. Utrzymując pętlę małą, niską indukcyjność, niską rezystancję, kondensator może izolować prąd rozruchowy od rzeczywistego zasilacza, który ma znacznie dłuższe ścieżki / przewody i o tej wyższej impedancji.

Jest to specyfikacja BS (zakładając, że mówisz o czapkach obejściowych dla nowoczesnego cyfrowego układu scalonego). „Jak najbliżej” to po prostu nonsens. Kto definiuje „możliwe”?

Wszyscy powinniśmy zaprotestować, gdy zobaczymy takie dane w arkuszu danych.

To, co musimy zobaczyć, to rzeczywiste wymagania. Jak maksymalna impedancja od prądu stałego do maksymalnej częstotliwości - lub coś takiego (pisałem o tym tutaj ).

Zakładając, że używasz dwóch ściśle połączonych stałych płaszczyzn zasilania (co jest zdecydowanie najłatwiejszym sposobem na przyzwoitą dystrybucję mocy na płytce drukowanej dla nowoczesnych części cyfrowych), odległość nie ma znaczenia w typowym przypadku.

Zaskoczony? To właściwie stare wiadomości. Dobrze udokumentowane około 20 lat temu.

Spójrz na ściśle sprzężoną parę płaszczyzn mocy jako bardzo szeroką linię transmisyjną (bardzo niska impedancja). Pamiętaj, dyskretny kondensator ma częstotliwość rezonansową około 100 MHz lub mniej.

Jeśli przypomnisz sobie wzór przejścia od szerokości pasma do czasu narastania: BW = 0,35 / t_r, oczywiste jest, że dyskretny kondensator będzie miał „czas narastania” rzędu 3,5 ns lub więcej. Odpowiada to ponad 50 cm na desce. Większość desek jest mniej więcej tego samego rozmiaru, więc prawie gdziekolwiek na planszy będzie w porządku.

Indukcyjność płaszczyzn jest praktycznie zerowa w porównaniu do indukcyjności kondensatora i jego montażu.

Rezystancja płaskiej płaszczyzny Cu jest również bardzo niska, ale należy wziąć pod uwagę nie tylko obejście, ale także prąd stały, jeśli używa się części o bardzo niskim napięciu (na przykład 1,2 V) o bardzo wysokim zużyciu energii (10 A jako przykład).

Proszę uściślić swoje pytanie, jeśli nie uważasz, że udzieliłem odpowiedzi, której szukałeś? Mogę o tym rozmawiać przez wiele godzin. Ale najważniejsze jest:

Odległość NIE ma znaczenia w typowym przypadku.

Warto wspomnieć, że w niektórych przypadkach prąd pobierany przez stosunkowo długą ścieżkę płytki drukowanej może powodować zakłócenia „innych” układów, tj. Główny układ, który pobiera duże przepięcia, może nadal działać z ograniczeniem na pewną odległość, ale inne (być może bardziej wrażliwe) obwody na tych samych liniach energetycznych mogą nie być.

Emisje wypromieniowane i przewodzone mogą również stanowić problem, gdy kondensator nie jest umieszczony tak blisko, jak to możliwe, do urządzenia przejmującego udary prądu.

Istnieje również niewielki / rzadszy minus, który występuje (na przykład) w regulatorach napięcia, gdy „miedź” zasilająca układ ma dość znaczną indukcyjność. W sytuacjach rozruchowych indukcyjność linii i bardzo lokalny kondensator mogą tworzyć rezonansowy obwód strojony, a napięcie na kondensatorze może przez krótki czas znacznie wzrosnąć znacznie powyżej maksymalnej wartości znamionowej napięcia urządzenia (pomimo normalne poziomy napięcia zasilania są całkowicie dopuszczalne). Można to nieco złagodzić, ponieważ nie ma tak blisko kondensatora lub nie ma rozproszonej pojemności, która jest w stanie pokonać główny szczyt rezonansu. To rzadkie, jak powiedziałem.