電源上為什么用大小電容并聯(lián)來(lái)濾波？

1、最近公司來(lái)了不少新人，我作為一個(gè)老油條，被安排帶一個(gè)實(shí)習(xí)生。大概聊了下，這小伙子底子還行。雖然經(jīng)常會(huì)問(wèn)一些初級(jí)問(wèn)題，但有 些問(wèn)題還是很發(fā)人深思的。前兩天就問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題，我覺(jué)得不錯(cuò)，有 必要聊一聊。一道問(wèn)題如下列圖所示，先拋出來(lái)一道問(wèn)題：“電源上并聯(lián)兩個(gè)lOuF和兩個(gè)100nF, 為什么不直接用一個(gè)22uF電容？這樣還可以節(jié)省PCB空間”。這個(gè)問(wèn) 題比擬小眾，面試中標(biāo)的概率比擬小，但實(shí)際使用時(shí)卻經(jīng)常用到。32二 loonF X7R32二 loonF X7R題外話能問(wèn)出這個(gè)問(wèn)題，說(shuō)明這小伙子確實(shí)是剛?cè)胄胁痪?，同時(shí)又具有批判 精神。為什么這么說(shuō)呢？一般而言，工作過(guò)幾年的工程師，要么是已經(jīng)搞得很清楚，

2、要么是對(duì) 這種小細(xì)節(jié)，已經(jīng)視而不見(jiàn)，直接忽視。相比后者，我更欣賞這小伙 子的細(xì)心。仿真比照驗(yàn)證有的小伙伴可能會(huì)提到電容的頻率阻抗曲線，今天我們不聊這方面， 我們從濾波器的S參數(shù)維度來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。為了讓我們的驗(yàn)證更有說(shuō)服力，我們使用村田的在線仿真軟件SimSurfing 進(jìn)行驗(yàn)證。我們假定該12V電源是由Buck電路產(chǎn)生，而B(niǎo)uck電路的開(kāi)關(guān)頻率為2.2MHz。為了更清楚的觀察比照效果，針對(duì)該電源，我們重點(diǎn)關(guān)注2M- 300MHz的頻率范圍。第一步：先搭個(gè)簡(jiǎn)單的濾波電路：0.1uF+10uF。Simulation circuitRecommendedSIM1ElementlElement2El

3、ements wElement4ElementswElement6wElement7ElementsSIM1Ccpt，TJ.X, , X 1Circuit configurationC1C2ItemqGCM155R71H104KE02C2GCM188D70J106ME360 PlItems-*cslcvltion fRatea a 3md 1Md)f seiVStart Simulation看下這個(gè)濾波電路的S21（插入損耗）曲線，如下列圖所示。Simulation resultDifferential mode Insertion lossSimulation circuitRecommen

4、ded SIM1SIM3SIM4可能這樣并看不出什么。如果把電源上的兩個(gè)10uF和兩個(gè)O.luF合并呈一顆22uF,結(jié)果會(huì)怎樣？第二步：再搭一個(gè)濾波電路，只有22uF： Start SimulationCircuit configurationElementl Element2 Elements Element4 Elements Etement6 Element? Elements+X +X +X +X +X +X X +X )SIM5 CItems7 T凈i%博亞 空紳on f( RateC、.a理3m咸sei* no|y i hC1再看下濾波電路的S21曲線。Simulation res

5、ultDifferential mode Insertion loss明顯可以看出，lOuF+O.luF的S21曲線在2M300MHz具有更大的插 入損耗。根據(jù)濾波器的阻抗失配原那么，濾波電路在目標(biāo)頻段內(nèi)的插入 損耗越大越好。即：10uF+0uF在有限的頻段內(nèi)具有更好的濾波效果。第三步：再搭一個(gè)濾波電路：2x0.1uF+2xl0uFo我們?cè)倏聪聻V波電路的S21曲線。如下列圖所示：三種方案中，在2M300MHz范圍內(nèi)，2xl0uF+2x0.1uF具有最大的插入損耗，即濾波效果最好。mp-RS-61*Sparameter Port Setting 22uF 電路的S21 曲線19100k 1M 10M100M 1G 10GFrequencyHz妄，硬件微湃堂WuR+D.Simulation resultDifferential mode Insertion loss今天討論的內(nèi)容比擬簡(jiǎn)單，知識(shí)點(diǎn)也比擬小。問(wèn)題：電源上并聯(lián)兩個(gè)10uF和兩個(gè)100nF,為什么不直接用一個(gè)22uF電容？本次討論是從濾波器的插入損耗的維度進(jìn)行分析，在2M300MHz目 標(biāo)頻段內(nèi)，相對(duì)于單顆22uf電容，2xl0uF+2x0.1uF這個(gè)電容組合具有 更大的插入損耗，更有利于電源濾波。其實(shí)，濾波器插入損耗只是分析這個(gè)問(wèn)題的