バッテリー電源にはデカップリングコンデンサが必要ですか?


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現在、すべてのガジェットをバッテリーから実行していますが、デカップリングコンデンサは使用していません。バッテリーからエネルギーを引き出すときに、それらは一般的に必要/有用ですか?

回答:


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大まかに言うと、常に使用する必要があります。それは単にあなたを傷つけることはできませんが、無視する深刻な問題を引き起こす可能性があるものです。

バッテリーはチップの比較的近くに配置されており、高周波信号を吸収する内部抵抗があるため、バッテリーに大きな問題はおそらくないでしょう。

これは、高周波信号で電力の問題を引き起こす可能性があります。マイクロコントローラーが20MHzで動作している場合、1秒あたり20e6パルスの電流が流れています。これは大きな問題とは思えないかもしれませんが、一度に十分な入力が変化すると、グランドバウンスまたはグランドへの高インダクタンスパスに伴う多くの同様の問題が発生する可能性があります。

ウィキペディアそれは場合に役立ちます記事は、いくつかの背景を持っています。

デカップリングコンデンサの用語に関する追加情報

デカップリングコンデンサの役割は、デバイスの消費電力を回路の残りの部分から「分離」することです。デカップリングコンデンサが機能する場合は、DC消費電力のみを測定します。AC波を除去します。

デカップリングコンデンサにはさまざまな用語があります。

バルクコンデンサは、これらが機能するために必要とされる、時間の期間のための電力を供給することができる大電力源として作用します。バルクフィルターキャップがないと、チップがサイクルで電力を消費するため、時間依存の電流が必要になります。

バイパスコンデンサの値は低いことが多く、高い周波数を終端するように設計されています。周波数が低下すると、コンデンサのインピーダンスが低下します。値が小さいコンデンサほどインピーダンスが高くなります。これらの小さなコンデンサは、高周波の終端のバックボーンです。

10年のコンデンサはバイパスキャップの別の用語ですが、名前はそれ以上を意味します。バルクフィルターキャップが.1uFである場合、10進数のキャップは、実行している内容に応じて、.01uFと.001、さらには.0001uFになります。通常、10年の上限のみが表示されますが、前に2または3を使用する必要がありました。


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参考までに、10年のコンデンサの理由は、キャップが小さくなるとキャップのESRが低下するためです。したがって、ノイズに非常に敏感な状況がある場合、または非常に大きな電流スパイクが発生する場合は、0.01 ufキャップの方が0.1 ufキャップよりも効果的です。
コナーウルフ

同意しましたが、インピーダンス成分もありますが、私は同意します。
Kortuk


0.01 uFは、前者のパッケージが小さい場合(またはインダクタンスを低減するその他のメカニズム)にのみ、0.1 uFよりも効果的です。他のすべてが等しい場合、603 0.01 uFは603 0.1 uFよりも優れたパフォーマンスを発揮しません
-ajs410

@ ajs410-... 2つの並列で適切にレイアウトすると、実効 ESRが低下するという注意が1つあります(閉じる、よく
縫う

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デカップリングとは、電力を平滑化することではなく、デスルーとは、高スルーレート信号を生成する回路、特に論理回路によって生成される高周波ノイズを抑制することです。

ノードがナノ秒単位で数ボルト変化すると、そのノードの静電容量を充電/放電するために電流の短いスラグが必要になります。多数のICが電源配線を共有している場合、電源ラインのインダクタンスは、1つのICに流れ込む電流のスラグが他のICの電源電圧の低下に変換されることを意味し、これが意図しない状態にグリッチする可能性があります。

すべてのICに適切な高周波キャップを付ける理由は、これらの電流を個別に供給し、ICの供給需要を相互に「分離」するためです。


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@Nat Ryall-まあ、「スムージング」は実質的にデカップリングと同じもので、周波数はずっと低いです。基本的にまともなサイズのバッテリーにほぼ一定の負荷がある場合、おそらくシステムがモーターやリレーをオンにしたり、トランスミッターをオンにしたり、突然何か他のことをしたりする場合、バルク容量なしで逃げることができますデカップリングと同じ基本原理のために、電流の塊を引き込むか、または広範囲にわたって変動するだけでさえ、バルクコンデンサは良い考えです。
ジャストジェフ

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私は付け加えますが、この決定は主にインダクタンスと電流の影響を受けます。インダクタンスがあなたがそれを引っ張りたい周波数で500ohmの負荷を与えるが、あなたの電流がまだ500uAより少ないなら、あなたの電圧降下はおそらく無視することができます。ドロップが大きすぎる場合は、高周波電力を供給するためのキャップが必要で、DCに近い電流には誘導電力線を使用します。
Kortuk

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電力を消費するデバイスはレギュレータだけでなくリップルを引き起こす可能性があるため、これらは有用です。たとえば、マイクロコントローラは、クロックの立ち上がりエッジでより多くの電流を引き、それ以外の場合はより少なく引きます。この引き込みにより、供給電圧がわずかに引き下げられます。すべてが同じクロックで実行されている場合、悪化します。電源ピンにコンデンサを使用すると、このリップルを最小限に抑えるための予備が利用できます。いい考えだね。


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バッテリーには内部抵抗があります。マイクロコントローラおよびその他のデジタルロジックによって引き出される電流のパルスは、バッテリ電圧の低下を引き起こす可能性があります。問題を引き起こす大きなディップを防ぐために、電源レール全体にバルクデカップリングキャップ(10µF程度)が必要です。ローカル電流源を提供するには、すべてのデジタルロジックICのVddにも小さな100nFのコンデンサが必要であることを忘れないでください。PCB上のトレースのインダクタンスにより、これらが必要になります。あるいは、奇妙で異常なバグが回路に影響していることがわかります。


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私は物事に対して一定の静電容量があることを学ぶことに対して提案するでしょう。ローカル電流源として10uFを必要とするチップを使用しました。
Kortuk

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良い点ですが、10µFは実際にはデカップリングコンデンサではなくバルクコンデンサです。
トーマスO

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「バルクコンデンサ」と「デカップリングコンデンサ」の違いは何ですか?「バイパスコンデンサ」の同義語はどれですか?
エンドリス

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バルクコンデンサAFAIKは、バッテリー/電源の電源レールの近くで、コンポーネントの大きなグループの隣に配置されます。デカップリングコンデンサがVddピンの隣にあります。両方ともバイパスコンデンサです。
トーマスO

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コンポーネントのグループを他のコンポーネントのグループから分離しようとしていますが、多くの場合、より大きな電流プルICにはそれ自体にバルクコンデンサがあります。
Kortuk

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デジタルシステムでトランジスタの状態が変化するたびに、スイッチングにわずかな電流がかかります。ロジックチップまたはマイクロコントローラーの多数のトランジスタがほぼ同じ瞬間に変化しています。それが起こると、チップで消費される電力が短時間スパイクします。バイパス(またはデカップリング)コンデンサは、これらの短時間の負荷スパイクによって他のチップの電源電圧が低下しないように、その電力を供給するのに役立ちます。(特に、他のチップが同時に短時間の独自のサージを必要としている可能性があるため)

そのため、各ICの近く、できるだけ実用的な電源ピンの近くに、非常に高速(小型、低ESR)のキャップを配置する必要があります。

電源の近くの大きなキャップは、AC電源が0Vを通過する間、負荷を運ぶための電流を供給し、電源の近くの小さな/中程度のキャップは、基板全体に散在するバイパスキャップを補充するのに役立ちます。

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