효과적인 디커플링 콘덴서의 사용 방법 ~ 정리

「효과적인 디커플링 콘덴서의 사용 방법」에 대해, 3편에 걸쳐 설명했습니다. 콘덴서를 사용한 노이즈 대책에 있어서 매우 중요한 포인트이므로 다시 한번 정리하고자 합니다.

・포인트 1 : 여러 개의 디커플링 콘덴서를 사용한다.
・포인트 2 : 콘덴서의 ESL (등가 직렬 인덕턴스)을 낮춘다.
・기타 주의사항

포인트 1 : 여러 개의 디커플링 콘덴서를 사용한다.

여러 개의 콘덴서를 사용하는 디커플링에서는, 정전용량이 동일한 콘덴서를 여러 개 사용하는 경우와, 정전용량이 다른 콘덴서를 섞어서 사용하는 경우에 따라 효과가 달라진다.

■정전용량이 동일한 콘덴서를 여러 개 사용하는 경우
모든 주파수 범위에서 임피던스가 저하되어, 전체적으로 노이즈를 저감시키는데 효과적이다.

■정전용량이 다른 콘덴서를 여러 개 사용하는 경우
더 높은 주파수에서의 임피던스를 낮출 수 있어, 높은 주파수의 노이즈 저감에 효과적이다. 단, 주파수에 따라 반공진이 발생하여, 역으로 임피던스가 높아짐에 따라 노이즈가 악화되는 경우가 있으므로 주의가 필요하다.

포인트 2 : 콘덴서의 ESL을 낮춘다.

정전용량이 동일할 경우에는, ESL이 낮을수록 공진 주파수가 높아지므로, ESL을 낮추어 고주파 특성을 개선할 수 있어, 더욱 효과적으로 고주파 노이즈를 저감할 수 있다.

■정전용량이 동일하고, 사이즈가 작은 콘덴서를 사용한다.
ESL은 콘덴서의 단자부 구조에 의존하므로, 사이즈가 작은 콘덴서는 기본적으로 단자부도 작기 때문에, 통상적으로 ESL이 작다. 더 높은 주파수에서의 노이즈를 저감해야 하는 경우, 사이즈가 작은 콘덴서를 선택하는 방법이 있다. 단, DC 바이어스 특성에 주의해야 한다.

■ESL 저감을 추구한 콘덴서를 사용한다.
적층 세라믹 콘덴서 중에는 LW 역전 타입, 3단자 콘덴서와 같은 형상이나 구조를 통해 ESL의 저감을 추구한 타입이 있다.

효과적인 디커플링 콘덴서의 사용 방법 : 기타 주의사항

■Q가 높은 세라믹 콘덴서
Q가 높으면 특정 좁은 대역에 대해 임피던스가 극단적으로 낮아진다. Q가 낮으면 임피던스는 극단적으로 낮아지지는 않지만, 넓은 대역에서 임피던스를 낮출 수 있다.

■서멀 릴리프 (Thermal relief) 등의 PCB 패턴
방열 특성 향상을 목적으로 하는 서멀 릴리프 등의 PCB 패턴은, 패턴의 인덕턴스 성분을 증가시키므로, 공진 주파수가 저주파 측으로 변동하여 원하는 노이즈 제거 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.

■대책 검토 시의 콘덴서 임시 실장
고주파의 노이즈 대책을 위해 소용량 콘덴서를 추가하는 경우, 「소용량 콘덴서를 노이즈원에 최대한 가깝게 배치한다」는 이론에 근거하여, 실제 수정에 최대한 가깝게 배치하도록 검토한다. 검토 시와 수정 후의 배치가 다르면, 임피던스도 달라지므로, 평가 시와 동일한 특성을 얻을 수 없게 된다.

■콘덴서의 정전용량 변화율
노이즈 대책용 콘덴서의 정전용량 변화율이 크면 공진 주파수의 변동이 커져, 감쇠하고자 하는 대역에 변동이나 편차가 발생하므로, 의도한 노이즈 대책이 어려워지는 경우가 있다. 특히, 좁은 대역에서 큰 감쇠를 필요로 하는 경우에는 주의가 필요하다.

■콘덴서의 온도 특성
콘덴서는 온도에 따른 특성 변동이 있으므로, 어플리케이션에 따라 고온 환경, 저온 환경, 큰 온도 변화가 있는 환경에서 사용하는 경우에는, 온도 특성이 좋은 제품을 사용한다.

각 항목의 상세 내용에 대해서는 링크를 클릭하시어, 해당 원문을 참조하여 주십시오. 다음 편에서는 인덕터를 사용한 노이즈 대책에 대해 다룰 예정입니다.