去耦电容的定量计算

电子小跑腿 · 发表于 2017-4-11 20:11:17

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去耦电容的定量计算
由于电源电压反馈调整时间较长（us级），为了防止IC器件工作期间大电流需求时造成电源分布系统中的电压轨道塌陷，需要在一定时间内阻止电源电压的下降。此时可以通过在电源和地之间加上多个去耦电容，在电源电压响应反馈调整期间去耦电容放电，以阻止电源电压的下降。
如果IC功耗P，则由于去耦电容的作用，电压下降到电源电压95%的时间近似为:

其中：
   t：电源电压下降到95%时时间，单位s
   C:去耦电容容量，单位F
   0.05：标示允许5%的电压下降
   P：IC的平均功耗，单位W
   U：电源电压，单位V
例：若芯片功率1W,电源电压3.3V，电源调整时间为5us，则去耦电容容量为10uF才能满足要求。

电源与地平面单位面积耦合电容
电源和地平面相邻，在这两个平面间每平方英寸面积电容：

其中：
      C：平面见电容容量，单位pF
      E0:自由空间介电常数，0.089pF/cm或0.225pF/in
      Er:FR4相对介电常数，典型值4
      A：平面面积
      h：平面间距离
例：上例中IC占用面积4平方英寸，介电常数为4,电源平面和地平面厚度10mil，则它们间的去耦电容仅为0.4nF，远远不足防止轨道塌陷的电源容量10uF。
增加平面间的去耦电容，可以通过使用更薄的介质层以及提高介电常数。