電源完整性設計1

圖片2 電源部分

我們可以用一個(gè)等效電源模型表示上面這個(gè)復合的電源系統，如圖3

圖3 等效電源

對于這個(gè)電路可寫(xiě)出如下等式：

（公式2）

我們的最終設計目標是，不論AB兩點(diǎn)間負載瞬態(tài)電流如何變化，都要保持AB兩點(diǎn)間電壓變化范圍很小，根據公式2，這個(gè)要求等效于電源系統的阻抗Z要足夠低。在圖2中，我們是通過(guò)去耦電容來(lái)達到這一要求的，因此從等效的角度出發(fā)，可以說(shuō)去耦電容降低了電源系統的阻抗。另一方面，從電路原理的角度來(lái)說(shuō)，可得到同樣結論。電容對于交流信號呈現低阻抗特性，因此加入電容，實(shí)際上也確實(shí)降低了電源系統的交流阻抗。

從阻抗的角度理解電容退耦，可以給我們設計電源分配系統帶來(lái)極大的方便。實(shí)際上，電源分配系統設計的最根本的原則就是使阻抗最小。最有效的設計方法就是在這個(gè)原則指導下產(chǎn)生的。

（5）實(shí)際電容的特性

正確使用電容進(jìn)行電源退耦，必須了解實(shí)際電容的頻率特性。理想電容器在實(shí)際中是不存在的，這就是為什么經(jīng)常聽(tīng)到“電容不僅僅是電容”的原因。

實(shí)際的電容器總會(huì )存在一些寄生參數，這些寄生參數在低頻時(shí)表現不明顯，但是高頻情況下，其重要性可能會(huì )超過(guò)容值本身。圖4是實(shí)際電容器的SPICE模型，圖中，ESR代表等效串聯(lián)電阻，ESL代表等效串聯(lián)電感或寄生電感，C為理想電容。

圖4 電容模型

等效串聯(lián)電感（寄生電感）無(wú)法消除，只要存在引線(xiàn)，就會(huì )有寄生電感。這從磁場(chǎng)能量變化的角度可以很容易理解，電流發(fā)生變化時(shí)，磁場(chǎng)能量發(fā)生變化，但是不可能發(fā)生能量躍變，表現出電感特性。寄生電感會(huì )延緩電容電流的變化，電感越大，電容充放電阻抗就越大，反應時(shí)間就越長(cháng)。等效串聯(lián)電阻也不可消除的，很簡(jiǎn)單，因為制作電容的材料不是超導體。

討論實(shí)際電容特性之前，首先介紹諧振的概念。對于圖4的電容模型，其復阻抗為：

（公式3）

當頻率很低時(shí)， 遠小于