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在設計開關電源電路的PCB時，輸入電容的布局和布線至關重要，它直接影響電路的性能、效率和EMI表現(xiàn)。以下是輸入電容的PCB設計技巧：

 

1. 盡量靠近功率開關和輸入端

理由：輸入電容的主要作用是為開關管提供瞬態(tài)電流，減少電壓波動。將輸入電容靠近功率開關（MOSFET或IC）和輸入引腳，可以最大程度降低寄生電感引起的電壓尖峰。

 

做法：將輸入電容緊貼Buck控制器或功率開關的VIN和GND引腳。

 

如下圖中，case1是中規(guī)中矩靠近芯片防止，檢測到其輻射的噪聲是圖中紅色的曲線；

 

case2是故意將電容立起來，可以看到是噪聲最大，藍色的曲線；

 

case3是將輸入電容跨接在VIN和GND之間，走線距離實現(xiàn)最短，是圖中綠色曲線，噪聲最小。

 

 

 

 

2. 優(yōu)先使用低ESR和低ESL電容

理由：輸入電容需要快速響應高頻電流，低ESR（等效串聯(lián)電阻）和低ESL（等效串聯(lián)電感）電容可以更高效地濾除高頻噪聲。

 

做法：組合使用陶瓷電容（濾除高頻噪聲）和電解電容或鉭電容（提供大容量）。

 

實際電容器

 

3. 減小電流回路面積

理由：Buck電路輸入端的高頻電流在輸入電容和功率開關之間流動，回路面積越大，輻射EMI和寄生電感越高。

 

做法：確保輸入電容的接地端（GND）與功率開關的接地端之間的路徑最短。盡量將VIN和GND之間的回路做成小環(huán)。

 

4. 優(yōu)化地平面連接

理由：輸入電容的接地端需要直接連接到功率開關或IC的接地端，如果連接路徑長或者有電流分流，會導致地電位不穩(wěn)定。

 

做法：

 

在電容接地端下方鋪設完整的地平面。

 

使用多個過孔將電容的GND焊盤連接到地平面。

 

5. 多顆電容并聯(lián)優(yōu)化布局

理由：單顆大容量電容可能無法提供足夠低的ESR和ESL，多顆小容量電容并聯(lián)可以分擔高頻電流并降低寄生參數(shù)。

 

做法：

 

并聯(lián)多顆陶瓷電容，通常選擇 10µF、1µF 和 0.1µF 的組合。

 

將不同容量的電容按頻率需求排布：高頻需求的電容更靠近開關。

 

實際的電容存在寄生電感與等效串聯(lián)電阻。由于單個電容的ESR、ESL相近，他們的阻抗特性也是相近的，單個電容與多個特性相同的電容并聯(lián)阻抗特性圖

 

容值不同的電容

 

所以在這個場景中，我們需要一種：

 

1、1nF~10uF容量，精度要求不高；

 

2、由于用量比較大（電源管腳比較多），成本比較低、相同容量情況下體積比較小的電容；

 

3、ESR、ESL比較小的電容。（需要去耦的信號頻率比較高，并保證去耦效果）

 

6. 避免使用長走線連接輸入電容

理由：長走線增加寄生電感，導致輸入端電壓波動加劇，并可能產(chǎn)生尖峰電壓。

 

做法：輸入電容與控制器輸入引腳之間的路徑應盡可能短且直接，避免過長或多轉(zhuǎn)角的布線。

 

8. 檢查熱分布

理由：輸入電容處于高頻電流中，可能因功耗引起發(fā)熱。

 

做法：

 

確保電容周圍有良好的散熱路徑。

 

如果使用多個電容分擔電流，注意均勻布置它們，減少局部過熱。