浅谈旁路电容的选型与布局原则

在电子电路设计中，几乎可以说必然会用到的就是“旁路电容”。旁路电容的正式名称为去耦电容（Decoupling Capacitor），顾名思义，它起到“隔离”作用，是一种电路稳定运行不可或缺的元件。本篇将详细解说插入IC电源线和GND之间的小元件是如何防止IC误动作及其作用和重要性。

旁路电容的重要作用、必要性

旁路电容主要通过承担以下两个作用，最大限度地发挥IC的性能。

01快速电流供给

数字IC和开关电源IC会与时钟同步，以极快的速度反复进行ON/OFF。这种瞬时开关动作需要瞬间提供大电流。但是，要从位于远离IC位置的电源响应这种突发电流需求，电源线的电感（L成分）会产生阻碍作用，导致电流供给延迟。其结果是IC的电源电压瞬间下降，最坏的情况会引起误动作或复位动作。

通过将旁路电容紧邻IC电源引脚布局，可针对这种瞬时电流需求，发挥立即释放所储存的电荷的作用。由此，可抑制流经电源线的大电流的急剧变化，并抑制IC电源电压的瞬间的的变动。

02噪声消除

电源线是容易混入来自外部的电磁噪声、及因IC自身动作产生的高频噪声（开关噪声等）的路径。

这些噪声会影响IC内部的模拟电路和数字信号等，导致整个电路误动作。旁路电容起到将作为交流分量的噪声导流（Bypass）至GND的作用。通过此动作，可用旁路电容消除来自外部的噪声，抑制其混入IC内部，从而防止因噪声产生的不良影响。

此外，因IC自身动作产生的高频噪声，也可用旁路电容消除。通过此动作，也可抑制噪声泄漏到IC外部。

正确使用的要点

为了最大限度地发挥旁路电容的效果，需要注重其布局和选型。

布局原则

旁路电容的布局铁律是：尽量靠近IC的电源引脚，并以最短路径连接至GND。

布线变长时，会因布线的电感分量增加，从而损害旁路电容的性能。

电容的选择

低ESR（等效串联电阻/）/低ESL（等效串联电感）的陶瓷电容适合用于高频噪声消除和快速电流供给。

通常，ESR/ESL越低，电容具备的噪声消除能力就越强。

多个容量的区分使用

仅凭单个旁路电容，难以消除全频带噪声。

通常建议区分使用，即将0.1μF或0.01μF等小容量的旁路电容用于高频噪声，将10μF或100μF等大容量的旁路电容用于低频噪声或大电流供给，并将其并联连接。 由此，可形成能应对宽频带噪声的“复合滤波器”。 并联使用多个旁路电容时，应将小容量（小型）的高频用电容紧邻IC布局，而将大容量（大型）的低频用电容布局在离IC稍远的位置。

结语

旁路电容虽然不显眼，却是从根本上支持电路稳定运行的“幕后功臣”。掌握这些要点，可设计高可靠性的电路。

作者 : Nobuhiko Kamano

2005年加入特瑞仕半导体。

从事DC/DC转换器等电源IC开发6年，其中3年从事离线LED驱动器的技术支持。 之后负责特瑞仕电源IC客户的技术支持。

凭借在产品开发中积累的专业技术以及多年客户支持中积累的丰富经验（包括电源相关问题的解决方案和故障排除），目前负责特瑞仕产品的技术支持和产品提案。

关于特瑞仕半导体株式会社

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