电容与EMC－电容不同功能时对整板EMC的作用

Allevi

一般我们的pcb板的器件有很多种类，但是值得特别关注的，很多人都会说是BGA、接口、IC、晶振之类，因为这些都是layout功能模块以及设计难点。然而数量上占绝对优势的器件却是阻容器件，之前围殴阻抗时，对于电阻已经说了很多了，这次我们从EMC的角度来说说电容。有人肯定要问了：电容的主要作用是旁路、退耦和储能，和EMC有什么关系呢？下面就一一讨论电容不同功能时对整板EMC的作用。
! W% ~; }( i2 e
, @9 q* x; X: j

2 c* o3 p* i# F* s; y' g/ @, w5 N首先来说说旁路电容。我们在原理图中看到很多类似于下面左边的图例，此时电容起什么作用，对于整板的EMC有什么好处呢？众所周知，由于电源芯片本身的输出不稳定，负载端对于电流需求的响应变化以及传输路径上的阻抗影响，不可避免的会引起电压波动，产生电源噪声。电源线在传输的过程中难免也会携带电源噪声，因此在用电端一般都会在电源入口处添加电容，来减弱噪声对于负载的影响，旁路电容的作用如下面右边图例所示，对于直流电源而言，电容的阻抗是无穷大的，因此直流电源可以全部供给IC芯片工作，对于交流部分的噪声而言，电容是一个低阻抗的通道，因此交流噪声会接地，从而保证了芯片的稳定工作。

再来看退耦电容，实际上从电源芯片流向负载的电流并不是一个定值，当负载高速工作时，需要的电流比较大，当负载低速工作时，电流需求比较小。负载需要的电流发生变化时，电源芯片不能马上响应，此时负载两端的电压就会有变化，电容两端的电压与负载两端的电压是一致的，也同时发生了变化，相应充放电，满足负载对电流的要求，从而保证负载的电压不会有太大的变化，来保证负载的正常工作，如下图所示。退耦电容的存在确保电源芯片不会在负载工作状态发生变化时，产生瞬时的尖峰电流，冲击整个供电网络，可以有效的减小EMI。正确的使用去耦电容，是减小整板电磁干扰的一个主要手段。
) S; X8 h3 q/ x% r4 V% |' u
对于储能电容而言，他的作用主要体现在负载数目很多的时候。例如DDR之类的，有很多的数据、地址、命令信号，负载数目很多，很多负载一起切换工作状态，需要消耗的电流就很大，可能会引起电源和地平面上的电流波动，这种波动会导致电压下跌影响到其他元器件的正常工作，此时储能电容可以为电路提供储备能量，使电压和电流维持在稳定状态。



不同的电容起到不同的作用，所以PCB板上的电容数量才那么多，而且种类、容值也那么多，主要是因为不同的作用需要不同的容值，不同的封装、不同的材料。