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        電源完整性設計2

        作者: 時間:2012-02-07 來源:網絡 收藏

        需要多大的電容量

        有兩種方法確定所需的電容量。第一種方法利用驅動的負載計算電容量。這種方法沒有考慮ESL及ESR的影響,因此很不精確,但是對理解電容量的選擇有好處。第二種方法就是利用目標阻抗(Target Impedance)來計算總電容量,這是業界通用的方法,得到了廣泛驗證。你可以先用這種方法來計算,然后做局部微調,能達到很好的效果,如何進行局部微調,是一個更高級的話題。下面分別介紹兩種方法。


        方法一:利用驅動的負載計算電容量

        設負載(容性)為30pF,要在2ns內從0V驅動到3.3V,瞬態電流為:

        5.gif(公式5)

        如果共有36個這樣的負載需要驅動,則瞬態電流為:36*49.5mA=1.782A。假設容許電壓波動為:3.3*2.5%=82.5 mV,所需電容量為

        C=I*dt/dv=1.782A*2ns/0.0825V=43.2nF

        說明:所加的電容實際上作為抑制電壓波紋的儲能元件,該電容必須在2ns內為負載提供1.782A的電流,同時電壓下降不能超過82.5 mV,因此電容值應根據82.5 mV來計算。記住:電容放電給負載提供電流,其本身電壓也會下降,但是電壓下降的量不能超過82.5 mV(容許的電壓波紋)。這種計算沒什么實際意義,之所以放在這里說一下,是為了讓大家對去耦原理認識更深。

        方法二:利用目標阻抗計算電容量(思想很嚴謹,要吃透)

        為了清楚的說明電容量的計算方法,我們用一個例子。要去耦的為1.2V,容許電壓波動為2.5%,最大瞬態電流600mA,

        第一步:計算目標阻抗

        6.gif

        第二步:確定穩壓電源頻率響應范圍。

        和具體使用的電源片子有關,通常在DC到幾百kHz之間。這里設為DC到100kHz。在100kHz以下時,電源芯片能很好的對瞬態電流做出反應,高于100kHz時,表現為很高的阻抗,如果沒有外加電容,電源波動將超過允許的2.5%。為了在高于100kHz時仍滿足電壓波動小于2.5%要求,應該加多大的電容?

        第三步:計算bulk電容量

        當頻率處于電容自諧振點以下時,電容的阻抗可近似表示為:

        7.gif

        頻率f越高,阻抗越小,頻率越低,阻抗越大。在感興趣的頻率范圍內,電容的最大阻抗不能超過目標阻抗,因此使用100kHz計算(電容起作用的頻率范圍的最低頻率,對應電容最高阻抗)。

        8.gif

        第四步:計算bulk電容的最高有效頻率

        當頻率處于電容自諧振點以上時,電容的阻抗可近似表示為:

        9.gif



        關鍵詞: 設計 完整性 電源

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