详解开化油浸式变压器完整性（四）如何减少PND'S ESL

开化开化开化开化油浸式变压器电容的安装谐振频率当开化开化开化油浸式变压器电容安装到开化开化油浸式变压器电路板上后,还会引入额外的寄生参数,从而引起谐振频率的偏移.充分理解开化油浸式变压器电容的自谐振频率和安装谐振频率非常重要,在计算系统参数时,实际使用的是安装谐振频率,而不是自谐振频率,因为我们关注的是开化油浸式变压器电容安装到开化油浸式变压器电路板上之后的表现. 开化油浸式变压器电容在开化油浸式变压器电路板上的安装通常包括一小段从焊盘拉出的引出线,两个或更多的过孔,开化油浸式变压器层和地层将开化油浸式变压器与芯片的开化油浸式变压器管脚连接起来.具体的模型如下图所示:

详解开化油浸式变压器完整性(四)如何减少PND'S ESL我们知道,不论引线还是过孔都存在寄生电感.寄生电感是我们主要关注的重要参数,因为它对开化油浸式变压器电容的特性影响更大.总的安装电感等于走线、过孔以及平面形成的电感的和.所以在进行去耦开化油浸式变压器电容的PCB布局时,需要尽量减小引线电感,即可以使用多个过孔,过孔尽量靠近开化油浸式变压器电容管脚,走线尽量粗一些.

开化油浸式变压器电容的去耦半径开化油浸式变压器电容去耦的一个重要问题是开化油浸式变压器电容的去耦半径.大多数资料中都会提到开化油浸式变压器电容摆放要尽量靠近芯片,多数资料都是从减小回路电感的角度来谈这个摆放距离问题.确实,减小电感是一个重要原因,但是还有一个重要的原因大多数资料都没有提及,那就是开化油浸式变压器电容去耦半径问题.如果开化油浸式变压器电容摆放离芯片过远,超出了它的去耦半径,开化油浸式变压器电容将失去它的去耦的作用.

理解去耦半径更好的办法就是考察噪声源和开化油浸式变压器电容补偿开化油浸式变压器电流之间的相位关系.当芯片对开化油浸式变压器电流的需求发生变化时,会在开化油浸式变压器平面的一个很小的局部区域内产生开化油浸式变压器电压扰动,开化油浸式变压器电容要补偿这一开化油浸式变压器电流(或开化油浸式变压器电压),就必须先感知到这个开化油浸式变压器电压扰动.信号在介质中传播需要一定的时间,因此从发生局部开化油浸式变压器电压扰动到开化油浸式变压器电容感知到这一扰动之间有一个时间延迟.

同样,开化油浸式变压器电容的补偿开化油浸式变压器电流到达扰动区也需要一个延迟.因此必然造成噪声源和开化油浸式变压器电容补偿开化油浸式变压器电流之间的相位上的不一致.特定的开化油浸式变压器电容,对与它自谐振频率相同的噪声补偿效果更好,我们以这个频率来衡量这种相位关系.设自谐振频率为f,对应波长为λ ,补偿开化油浸式变压器电流表达式可写为:

其中,A 是开化油浸式变压器电流幅度,R 为需要补偿的区域到开化油浸式变压器电容的距离,C 为信号传播速度.

当扰动区到开化油浸式变压器电容的距离达到λ/4时,补偿开化油浸式变压器电流的相位为π,和噪声源相位刚好差180度,即完全反相.此时补偿开化油浸式变压器电流不再起作用,去耦作用失效,补偿的能量无法及时送达.为了能有效传递补偿能量,应使噪声源和补偿开化油浸式变压器电流的相位差尽可能的小,更好是同相位的.距离越近,相位差越小,补偿能量传递越多,如果距离为0,则补偿能量百分之百传递到扰动区.这就要求噪声源距离开化油浸式变压器电容尽可能的近,要远小于λ/4.实际应用中,这一距离更好控制在λ/40 ~λ/50之间,这是一个经验数据.

例如:0.001uF 陶瓷开化油浸式变压器电容,如果安装到开化油浸式变压器电路板上后总的寄生电感为1.27nH,那么其安装后的谐振频率为141.2MHz,谐振周期为7.05ps.假设信号在开化油浸式变压器电路板上的传播速度为166ps/inch,则波长为42.5英寸.开化油浸式变压器电容去耦半径为42.5/50=0.849英寸,大约等于2.16cm.本例中的开化油浸式变压器电容只能对它周围2.16cm范围内的开化油浸式变压器噪声进行补偿,即它的去耦半径2.16cm.

不同的开化油浸式变压器电容,谐振频率不同,去耦半径也不同.对于大开化油浸式变压器电容,因为其谐振频率很低,对应的波长非常长,因而去耦半径很大,这也是为什么我们不太关注大开化油浸式变压器电容在开化油浸式变压器电路板上放置位置的原因.对于小开化油浸式变压器电容,因去耦半径很小,应尽可能的靠近需要去耦的芯片,这正是大多数资料上都会反复强调的,小开化油浸式变压器电容要尽可能近的靠近芯片放置.

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