電路設計專欄 — 直流電源濾波器
直流電源濾波器 (DC Power Filter) 的主要功能如下：
- 降低 IC 電源雜訊 (VCC Noise)
- 降低電磁干擾源 (ElectroMagnetic Interference , EMI)
- 降低負載轉態電壓變化 (Load Transient Voltage)
一般直流電源濾波器常見的組成以｢Bead (磁珠) + MLCC (積層陶瓷電容)｣ 居多，雖然只有簡單的兩種類別被動零件，但此電路直接影響電源的穩定度，進而影響訊號傳輸的品質。甚至適當的直流電源濾波器組合，也可以降低 EMI 干擾源的能量。而要管理好直流電源濾波器的電路設計，則必須要規範如何挑選符合電氣特性、品質，又同時兼顧到成本及交期的Bead & MLCC主流規格。一般HW/RD或EMI工程師會去看Bead 阻抗的頻率響應，但大部分都忽略了MLCC 阻抗的頻率響應，我們必須了解常用的100uF、47uF、22uF、10uF、1uF、0.1uF、0.01uF的阻抗頻率響應。更進一步的規範在5V以下的Bulk & Decoupling MLCC該如何挑選介電材料、耐壓、尺寸。而Bead關注阻抗頻率響應之外，還需要注意額定電流、測試頻率 (100MHz or 1GHz)。且在低壓電源應用時，則須挑選Low DCR。Bead在這樣的不同組合變化下，也有對應主流的規格尺寸。
直流電源濾波器電路
直流電源濾波器的動作步驟如下：
- Bead的R消耗高頻差模雜訊 (在DC Power Filter電路，Bead服務頻率相對最高頻)
- Bulk MLCC (大容量) 將雜訊導到地 (在DC Power Filter電路，Bulk MLCC服務頻率相對最低頻)
- Decoupling MLCC (小容量) 將雜訊導到地 (在DC Power Filter電路，Decoupling C服務頻率介於Bulk MLCC 及 Bead中間)
直流電源濾波器動作原理
在管理Bead & MLCC的人員，要特別注意此直流電源濾波器。一般基頻電路應用下，直流電源濾波器中的 MLCC 可能占交易數量 (or 金額) 60%以上，這裡也是常見的規格發散的源頭。而此處的Bead 屬於直流電源應用(服務頻寬較寬)，再加上訊號應用(服務頻寬較窄)，則可管理整個Bead規格。