В статье рассматривается задача формирования устойчивого входного узла питания печатной платы микропроцессорной системы, подключённой к источнику питания через длинный кабель. Показано, что в этих условиях применение дорогостоящих керамических конденсаторов большой ёмкости без учёта демпфирования может приводить к неустойчивому переходному процессу, поскольку индуктивность кабеля совместно со входной ёмкостью образуют резонансный контур достаточно высокой добротности. Предложен подход к построению входного узла питания, обеспечивающий демпфирование резонансных процессов без чрезмерной просадки напряжения и перегрева, шунтирование высокочастотных составляющих тока и локализацию помех. Основная идея подхода – использовать ESR накопительного входного конденсатора как средство демпфирования резонанса, а влияние последовательной индуктивности компенсировать керамическими конденсаторами малых номиналов. Показано, что аналогичный принцип неприемлем в локальных цепях развязки микросхем. Приведены рекомендации по выбору диапазона значений эквивалентного последовательного сопротивления, номиналов входных конденсаторов и размещению элементов на печатной плате.
This article considers the problem of creating a stable input power supply node for a printed circuit board (PCB) of a microprocessor system connected to a power source via a long cable. It is shown that under these conditions, the use of expensive, large-capacity ceramic capacitors without taking damping into account can lead to an unstable transient process, since the cable inductance, together with the input capacitance, form a resonant circuit with a sufficiently high Q factor. An approach to constructing an input power supply node is proposed that ensures damping of resonant processes without excessive voltage drop and overheating, shunting of high-frequency current components, and localization of interference. The main idea of this approach is to use the ESR of the storage input capacitor as a means of resonance damping, and to compensate for the effect of series inductance with small-value ceramic capacitors. It is shown that a similar principle is unacceptable in local decoupling circuits of microcircuits. Recommendations are provided for selecting the range of equivalent series resistance values, the nominal values of input capacitors, and the placement of components on the PCB.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.