當負載電流不變時(shí)，其電流由穩壓電源部分提供，即圖1的I0，方向如圖所示。此時(shí)電容兩端電壓與負載兩端電壓一致，電流Ic為0，電容兩端存儲相當數量的電荷，其電荷數量和電容量有關(guān)。當負載瞬態(tài)電流發(fā)生變化時(shí)，由于負載芯片內部晶體管電平轉換速度極快，必須在極短的時(shí)間內為負載芯片提供足夠的電流。但是穩壓電源無(wú)法很快響應負載電流的變化，因此，電流I0不會(huì )馬上滿(mǎn)足負載瞬態(tài)電流要求，因此負載芯片電壓會(huì )降低。但是由于電容電壓與負載電壓相同，因此電容兩端存在電壓變化。對于電容來(lái)說(shuō)電壓變化必然產(chǎn)生電流，此時(shí)電容對負載放電，電流Ic不再為0，為負載芯片提供電流。根據電容等式：

 

 

只要電容量C足夠大，只需很小的電壓變化，電容就可以提供足夠大的電流，滿(mǎn)足負載瞬態(tài)電流的要求。這樣就保證了負載芯片電壓的變化在容許的范圍內。這里，相當于電容預先存儲了一部分電能，在負載需要的時(shí)候釋放出來(lái)，即電容是儲能元件。儲能電容的存在使負載消耗的能量得到快速補充，因此保證了負載兩端電壓不至于有太大變化，此時(shí)電容擔負的是局部電源的角色。

 

可以從另一個(gè)層面去理解這個(gè)電容充當電源的角色。如圖2所示，從AB到電源這邊看，可以把電源和電容等效成一個(gè)電源如圖3所示的等效電路。

 

圖2 電源電路

 

圖3 等效電路

 

這樣設計目標是，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：

 

 

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。

 

（3） 對于第三種的開(kāi)關(guān)電源的噪聲，PCB板上任何電氣路徑不可避免的會(huì )存在阻抗，不論是完整的電源平面還是電源引線(xiàn)。對于多層板，通常提供一個(gè)完整的電源平面和地平面，穩壓電源輸出首先接入電源平面，供電電流流經(jīng)電源平面，到達負載電源引腳。地路徑和電源路徑類(lèi)似，只不過(guò)電流路徑變成了地平面。因此一個(gè)好的完整的地平面是非常必要的。

 

四、總結

 

雖然開(kāi)關(guān)電源的應用非常廣泛，但是開(kāi)關(guān)電源的EMI問(wèn)題也是最主要的。本文主要分析了開(kāi)關(guān)電源噪聲產(chǎn)生的三個(gè)原因，以及對應的措施，后續還會(huì )繼續給大家帶來(lái)更多有關(guān)于電源噪聲的文章，歡迎大家持續關(guān)注。

（來(lái)源：韜略科技EMC）