<p>为了使电源输出的纹波电压尽可能的小，通常会在电源的输出端并联一些电容，这些电容称为去耦电容，去耦电容是目前解决电源噪声的主要方法，下面从储能和阻抗的角度来介绍去耦电容减小电源噪声的原理。</p>
<p><strong>1.1储能角度</strong></p>
<p>带有去耦电容的供电系统可以等效为图1所示，把电源系统分为电源模块和去耦电容两部分。</p>
<p><img alt="图1PDN储能等效电路" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b0f5e95b-1066-41f9-8cde-8f4a8d5920a0" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1PDN%E5%82%A8%E8%83%BD%E7%AD%89%E6%95%88%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" /></p>
<p>图1PDN储能等效电路</p>
<p><strong>1.1.1负载电流稳定</strong></p>
<p>稳态情况下，负载芯片两端的电压是恒定的，因而电容两端的电压也是恒定的，流经电容的电流IC为0，负载电流I0由电源模块提供，此时的电容两端储存了相当数量的电荷，与电容量和两端的电压有关。</p>
<p><strong>1.1.2负载电流变化</strong></p>
<p>当负载电流发生瞬间变化时，负载芯片内部的晶体管电平转换速度极快，必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化，电流I0不会马上变化满足负载瞬态电流的要求，因此负载芯片感受到的电压会降低。对于电容来说，变化的电压就会产生电流，根据电容上电压和电流的关系可得：</p>
<p>从上式可知，只要电容的容量C足够大，那么只需要很小的电压波动就能满足负载芯片的电流要求，这样就保证了负载芯片的电压变化在容许的范围内 储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充，因此保证了负载两端电压不会出现太大的波动，此时电容担负的是局部电源的作用。</p>
<p><strong>1.2阻抗角度</strong></p>
<p>从阻抗的角度理解去耦电容的作用，能够得到设计去耦电容网络的实用方法，让我们在配置去耦电容的时候有章可循。</p>
<p>在图1中去掉负载芯片，仅观察供电系统本身，如图2所示。</p>
<p><img alt="图2PDN阻抗等效电路" data-entity-type="file" data-entity-uuid="4c882354-86bd-4998-8c7d-0cd2ddfe76ed" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2PDN%E9%98%BB%E6%8A%97%E7%AD%89%E6%95%88%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" /></p>
<p>图2PDN阻抗等效电路</p>
<p>从AB两点向左看，稳压电源和去耦电容组合在一起，可以看成是一个复合的电源系统。那么对这个复合电源的要求是：不论AB两点间的负载的瞬态电流如何变化，都能保证AB两点间的电压保持稳定，即AB两点间的电压纹波很小。</p>
<p>我们可以用等效电源模型表示上面复合的电源系统，如图3所示。</p>
<p><img alt="图3PDN等效电源模型" data-entity-type="file" data-entity-uuid="3ec7bae5-dcef-4440-9259-f9632907d429" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3PDN%E7%AD%89%E6%95%88%E7%94%B5%E6%BA%90%E6%A8%A1%E5%9E%8B.jpg" /></p>
<p>图3PDN等效电源模型</p>
<p>对于这个模型可得出如下等式：</p>
<p>设计目标是：不论AB间的瞬态电流如何变化，都要保持AB两点间的电压波动很小，那么由上式可知，电源系统的阻抗Z要足够小。在图2中，电源模块和去耦电容是并联关系，由于变化的瞬态电流具有交流特性，去耦电容表现出低阻抗。因此从特效的角度出发，可以说去耦电容降低了复合电源系统的阻抗。</p>
<p>实际上，电源分配系统PDN设计的最根本的原则就是使电源系统的阻抗不能超过某一要求的值，即目标阻抗的设计方法。</p>
<p>文章来源：<a href="http://www.zlg.cn/ipc/article/detail/id/800.html">致远电子</a></p>