當(dāng)負載電流不變時，其電流由穩(wěn)壓電源部分提供，即圖1的I0，方向如圖所示。此時電容兩端電壓與負載兩端電壓一致，電流Ic為0，電容兩端存儲相當(dāng)數(shù)量的電荷，其電荷數(shù)量和電容量有關(guān)。當(dāng)負載瞬態(tài)電流發(fā)生變化時，由于負載芯片內(nèi)部晶體管電平轉(zhuǎn)換速度極快，必須在極短的時間內(nèi)為負載芯片提供足夠的電流。但是穩(wěn)壓電源無法很快響應(yīng)負載電流的變化，因此，電流I0不會馬上滿足負載瞬態(tài)電流要求，因此負載芯片電壓會降低。但是由于電容電壓與負載電壓相同，因此電容兩端存在電壓變化。對于電容來說電壓變化必然產(chǎn)生電流，此時電容對負載放電，電流Ic不再為0，為負載芯片提供電流。根據(jù)電容等式：

 

 

只要電容量C足夠大，只需很小的電壓變化，電容就可以提供足夠大的電流，滿足負載瞬態(tài)電流的要求。這樣就保證了負載芯片電壓的變化在容許的范圍內(nèi)。這里，相當(dāng)于電容預(yù)先存儲了一部分電能，在負載需要的時候釋放出來，即電容是儲能元件。儲能電容的存在使負載消耗的能量得到快速補充，因此保證了負載兩端電壓不至于有太大變化，此時電容擔(dān)負的是局部電源的角色。

 

可以從另一個層面去理解這個電容充當(dāng)電源的角色。如圖2所示，從AB到電源這邊看，可以把電源和電容等效成一個電源如圖3所示的等效電路。

 

圖2 電源電路

 

圖3 等效電路

 

這樣設(shè)計目標(biāo)是，不論AB兩點間負載瞬態(tài)電流如何變化，都要保持AB兩點間電壓變化范圍很小，根據(jù)公式：

 

 

這個要求等效于電源系統(tǒng)的阻抗Z要足夠低。在圖2中，我們是通過去耦電容來達到這一要求的，因此從等效的角度出發(fā)，可以說去耦電容降低了電源系統(tǒng)的阻抗。

 

（3） 對于第三種的開關(guān)電源的噪聲，PCB板上任何電氣路徑不可避免的會存在阻抗，不論是完整的電源平面還是電源引線。對于多層板，通常提供一個完整的電源平面和地平面，穩(wěn)壓電源輸出首先接入電源平面，供電電流流經(jīng)電源平面，到達負載電源引腳。地路徑和電源路徑類似，只不過電流路徑變成了地平面。因此一個好的完整的地平面是非常必要的。

 

四、總結(jié)

 

雖然開關(guān)電源的應(yīng)用非常廣泛，但是開關(guān)電源的EMI問題也是最主要的。本文主要分析了開關(guān)電源噪聲產(chǎn)生的三個原因，以及對應(yīng)的措施，后續(xù)還會繼續(xù)給大家?guī)砀嘤嘘P(guān)于電源噪聲的文章，歡迎大家持續(xù)關(guān)注。

（來源：韜略科技EMC）