电源VCC滤波时,先经过小电容还是大电容

在电源VCC滤波电路中,通常建议先经过大电容,再并联小电容。这种设计基于不同电容的频率特性和滤波目标,以下是详细解释:


1. 电容的滤波原理

  • 大电容(如10μF~100μF电解电容)
    容量大,擅长滤除低频噪声(如电源纹波),但高频响应较差(ESL等效串联电感较大)。

  • 小电容(如0.1μF陶瓷电容)
    容量小,高频特性好(ESL低),可滤除高频噪声(如开关电源的开关噪声、数字电路的高频干扰)。


2. 典型滤波电路结构

  • 布局顺序
    VCC → 大电容 → 小电容 → 负载
    (实际中两者是并联的,但大电容更靠近电源输入端)

    https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an-1368-fig01.png

  • 原因

    1. 大电容优先稳定电压:电源输入端的低频波动(如整流后的脉动)先被大电容吸收,提供初步稳压。

    2. 小电容补充高频滤波:高频噪声会绕过响应慢的大电容,直接被小电容滤除。

    3. 降低ESL影响:若先接小电容,大电容的ESL可能阻碍高频噪声回流到地,降低高频滤波效果。


3. PCB布局注意事项

  • 并联放置:大电容和小电容应尽量靠近电源引脚并联,且接地端共用低阻抗地平面。

  • 走线顺序:电源线先经过大电容的引脚,再分支到小电容,避免高频噪声通过走线耦合。

  • 示例电路

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    VCC ──┬─[10μF]─┐
          │        ├─ GND
          └─[0.1μF]─┘

4. 特殊情况

  • 极高频电路(如射频):可能需要更复杂的多级滤波(如π型滤波),但基本原则不变。

  • 大电流瞬变场景:可增加中容量电容(如1μF)作为过渡,形成梯度滤波。


总结

  • 优先大电容:确保低频稳定性。

  • 补充小电容:完善高频滤波。

  • 布局关键:两者并联且靠近负载,大电容更靠近电源输入侧。

这种设计能覆盖宽频段的噪声,是电源滤波的通用实践。

 
 
 
 
 
推荐一些讲述上述原因的文章
 
 
 

以下是几篇详细讲解电源滤波电路中电容选择、布局顺序及原理的经典文章和资料,涵盖工程实践和理论分析:


1. 基础理论与设计指南

  • Texas Instruments (TI) -《Power Supply Design Basics》

    • 链接:TI Power Supply Design

    • 重点:第4章讨论滤波电容的作用,解释大电容与小电容的协同工作方式。

  • Analog Devices -《AN-1368: 去耦技术》

    • 链接:ADI AN-1368

    • 重点:详细分析去耦电容的频域特性,解释为何大电容需优先接电源输入端。


2. 电容特性与高频响应

  • Murata -《陶瓷电容的频率特性》

    • 链接:Murata Capacitor Basics

    • 重点:通过阻抗-频率曲线说明小电容在高频下的优势,对比电解电容的局限性。

  • Kemet -《铝电解电容 vs 陶瓷电容的应用》

    • 链接:Kemet Tech Notes

    • 重点:讨论不同电容的ESL/ESR对滤波效果的影响,推荐多级电容并联策略。


3. PCB布局与实战经验

  • Henry W. Ott -《Electromagnetic Compatibility Engineering》

    • 书籍章节:第11章“Power Distribution and Decoupling”

    • 重点:经典EMC设计指南,解释电源滤波电容的布局顺序如何影响噪声抑制。

  • Bruce Archambeault -《PCB Design for Real-World EMI Control》

    • 书籍章节:第5章“Decoupling Capacitor Placement”

    • 重点:通过仿真案例说明电容布局不当导致的谐振问题。


4. 在线教程与视频

  • EEVblog #859 -《Bypass Capacitor Tutorial》

    • 视频链接:YouTube - EEVblog

    • 重点:Dave Jones用实验演示大/小电容的滤波效果差异,直观解释布局顺序的重要性。

  • Phil’s Lab -《Power Supply Filtering》

    • 视频链接:YouTube - Phil’s Lab

    • 重点:基于实际PCB设计,分析多级电容滤波的优化方法。


5. 学术论文

  • 《Decoupling Capacitor Optimization for High-Speed PCB》 (IEEE)

    • 链接:IEEE Xplore(需订阅)

    • 重点:量化分析电容组合对电源完整性的影响,验证“大电容优先”的合理性。


快速查阅建议

  • 入门:先看TI和ADI的应用笔记(免费下载)。

  • 深入理解:参考Ott或Archambeault的书籍。

  • 动手实践:结合EEVblog和Phil’s Lab的视频案例。

这些资源从理论到实践全面覆盖了电源滤波的设计要点,适合不同阶段的工程师学习。

posted @ 2025-07-04 23:06  FBshark  阅读(1688)  评论(0)    收藏  举报