電源ラインの実装設計

1.プリントパターンに生じる誘導起電力を抑える設計例

　①インダクタンスL1[H]のプリントパターンを伝播する電流が時間t[s]にi[A]変化するとプリントパ　ターンの両端には

│V│＝L1dI/dtの電圧が発生する。

②IC側デカップリング用コンデンサとIC間のプリントパターンを幅2mm、長さ100mmとすると、L1　≒100nHとなる。

　ここに30mAの電流が2ns間流れると、│V│≒1.5Vの電圧が発生する。

　次にプリントパターンを幅2mmのままで長さ5mmに短縮すると、L1≒5nHに低減し、

　│V│≒0.08Vと抑えられる。

2.IC周辺に生じる誘導起電力を抑える設計例

図3　IC周辺のプリントパターンに流れる電流と出力電圧変動の例

①ICには高周波成分をもった、ICの等価内部容量/負荷容量を充放電する電流が流れる。この電流がIC周辺プリントパターンに流れて誘導起電力を発生させ、スパイクノイズ電圧となる。

②このスパイクノイズ電圧が、電源電圧変動に結びつく。

③このスパイクノイズ電圧を小さくするために、デカップリング用コンデンサとICを結ぶ電源パターンや　グランドパターンは太く短く描いてインダクタン　スを小さくすることが重要である。

④図3に、IC周辺プリントパターンに流れる電流と出力電圧変動の例を示す。

デカップリング用コンデンサの要求性能と品種選定と実装配置

図4　IC側デカップリング用コンデンサの実装配置

1.電源側デカップリング用コンデンサの要求性能と品種選定

　電源側デカップリング用コンデンサは低電圧、高容量、低ESRのコンデンサが要求される。表1に要求性能と品種選定を示す。

2.IC側デカップリング用コンデンサの要求性能と品種選定

IC側デカップリング用コンデンサは低電圧、高容量、低ESRのコンデンサが要求される。表2に要求性能と品種選定を示す。

3.IC側デカップリング用コンデンサの実装配置

　図4に IC側デカップリング用コンデンサの実装配置を示す。

　コンデンサの電極端子は、ICのVCCピンとGND（グランド）ピンのできるだけ直近に配置し、しかもコンデンサとIC間にできるVCC－GNDループが最小となるように配線は最短にする考慮が必要となる。

表1　電源側デカップリング用コンデンサの要求性能と品種選定

表2　IC側デカップリング用コンデンサの要求性能と品種選定

 

 

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