电容与电感设计：高频PCB布局与选择原则

本文档主要探讨了电容参数在开关电源PCB（印刷电路板）布局设计中的重要性，特别是在电容和电感的选择、计算以及设计规则方面。首先，介绍了电容模型，包括电容的等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR），它们在不同工作频率下的影响。对于高频工作，电容的ESL会随着频率的增加而显著增大，因此在设计时需要特别注意。 在选择电容时，提到了瓷片电容、钽电容和电解电容的典型封装尺寸以及对应的电感值，这些都是根据实际应用需求来确定的。例如，瓷片电容的电感值通常较小，适合高频应用；钽电容虽然具有较高的电容量，但电感较大，适合低频或者需要大容量的应用；电解电容则在大容量和较低ESR方面表现出色，但在高频下性能较差。 文章强调了电源PCB设计的基本要点，如：旁路瓷片电容的布局应靠近负载以减少寄生串联电感；电感的寄生电容也需控制在最低，引脚间距要足够大，以降低环路面积；避免在模拟电源层和数字地层上放置功耗或信号走线，以减少高频电流环路的影响；过孔（VIA）的设计要考虑对高频信号的完整性；以及模拟电源层与数字地层的正确分割，确保信号的完整性。 此外，文中还提到了降压式（Buck）电源的布局问题，如电流和电压波形，以及不好的设计示例，以供参考。在计算电感的实际影响时，给出了PCB Trace和VIA的电感估计，这在实际设计过程中是至关重要的实践指导。 本文旨在提供开关电源PCB设计中电容和电感参数选择及布局的关键要素，帮助工程师们优化电路性能，减少电磁干扰，确保电源系统的稳定性和效率。