Конденсатори X7R (а тим більше Y5V) мають величезну залежність від потужності / напруги. Ви можете перевірити це самостійно у відмінному веб-переглядачі характеристик продуктів Murata (Simsurfing) за адресою ttp: //ds.murata.co.jp/software/simsurfing/en-us/
Залежність напруги керамічного конденсатора вражає. Це нормально для конденсатора X7R не більше 30% від номінальної потужності при номінальній напрузі. Наприклад - 10uF конденсатор Murata GRM21BR61C106KE15 (пакет 0805, X5R), розрахований на 16В, ви отримаєте лише ємність 2.3uF з 12 В постійного струму, що застосовується при температурі 25С. Y5V в цьому відношенні набагато гірший.
Для отримання близько 10uF ємності вам потрібно використовувати 25В GRM32DR71E106K (1210 корпус, X7R), що дає 7,5uF за тих же умов.
Окрім залежної від напруги (та температури) реальної "керамічної мікросхеми конденсатора" є сильна залежність частоти, коли вони виступають як шунти роз'єднання потужності. На сайті Мурата представлені графіки залежностей Z, R і X для їх конденсаторів, перегляд цих даних дає вам уявлення про фактичну продуктивність частини, яку ми називаємо "конденсатором" на різних частотах.
Справжній керамічний конденсатор можна моделювати ідеальним конденсатором (С), з'єднаним послідовно з внутрішнім опором (Resr) та індуктивністю (Lesl). Паралельно з C також існує R-ізоляція, але якщо ви не перейдете за номінальною напругою конденсатора, це неважливо для застосувань для відключення потужності.
імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab
Таким чином, керамічні керамічні конденсатори будуть виконувати функцію конденсаторів лише до певної частоти (саморезонансний для контуру послідовного LC, який насправді є реальним конденсатором), над яким вони починають виконувати роль індукторів. Ця частота Fres дорівнює sqrt (1 / LC) і визначається як складом кераміки, так і геометрією конденсаторів - як правило, менші пакети мають більш високий Fres. Конденсатори також мають суто резистивний компонент (Resr), який в основному є наслідком втрат у кераміці і визначає мінімальний опір, який може надати конденсатор. Зазвичай він знаходиться в діапазоні мілі-Ом.
На практиці для гарної розв'язки використовую 3 типи конденсаторів.
Більш висока ємність приблизно 10uF в пакеті 1210 або 1208 на інтегральний ланцюг, яка охоплює 10 кГц до 10 МГц з меншим шунтом 10-15 мілі Ом для шуму електромережі.
Тоді на кожен штифтовий силовий штифт я поклав два конденсатори - один 100nF в 0806 пакеті, що охоплює 1 МГц до 40 МГц з шунтом 20 мілі Ом, і один 1nF в 0603 пакет, що охоплює 80 МГц до 400 МГц з 30 мілі-омним шунтом. Це більш-менш охоплює діапазон від 10 кГц до 400 МГц для фільтрації шуму електромережі.
Для чутливих силових ланцюгів (наприклад, цифрової PLL і особливо аналогової потужності) я поклав феритові кульки (знову ж таки, Мурата має браузер з характеристиками для тих) з номіналом від 100 до 300 Ом при 100 МГц. Також непогано розділити підстави між чутливими та регулярними ланцюгами живлення. Таким чином, загальний план схеми живлення ІС виглядає приблизно так: 10uF C6 на пакет IC та 1nF / 100nF C4 / C5 на кожен штир живлення:
моделювати цю схему
Якщо говорити про маршрутизацію та розміщення - потужність та заземлення направляються спочатку до конденсаторів, лише через конденсатори ми підключаємось до енергетичних та заземлюючих площин через віаси. 1nF конденсатори розміщуються ближче до штифтів IC. Конденсатори потрібно розміщувати якомога ближче до силових штифтів, не більше 1 мм від довжини сліду від колодки конденсатора до колодки ІС.
Віа і навіть короткі сліди на друкованій платі значуть індуктивність частот і ємності, з якими ми маємо справу. Наприклад, діаметр 0,5 мм через друковану плату товщиною 1,5 мм має індуктивність 1,1nH від верхнього до нижнього шару. Для 1nF конденсатора, що призводить до того, що Fres дорівнює лише 15 МГц. Таким чином, підключення конденсатора через через робить 1nF конденсатор низької Resr непридатним для частот понад 15 МГц. Насправді реактивність 1,1nH на 100 МГц становить аж 0,7 Ом.
Сліди шириною 0,2 мм завдовжки 0,2 мм, на площині потужності 0,35 мм матимуть порівнянну індуктивність 0,4 нГн - що знову робить конденсатори менш ефективними, намагаючись обмежити довжину сліду конденсаторів на частку мм і зробивши їх якомога ширшими, багато сенсу.