Condensador de derivación y condensador de acoplamiento: estabilizar el voltaje de la manera correcta

Los condensadores de derivación se necesitan con frecuencia en el desarrollo de la electrónica. La figura 1 muestra un regulador de conmutación que puede generar un voltaje más bajo a partir de un voltaje alto. En este tipo de circuito, el condensador de derivación (C_BYP) es especialmente importante. Tiene que admitir las corrientes conmutadas en la ruta de entrada para que el voltaje de suministro sea lo suficientemente estable para permitir la operación.

Debido a que el capacitor de entrada en un convertidor reductor es parte de las rutas críticas (bucles calientes) para esta topología, C_BYP tiene que estar conectado con la menor inductancia parásita posible. Por lo tanto, la colocación de este componente es importante. El lado izquierdo de la Figura 2 muestra un diseño que no es muy útil. Las trazas delgadas se envían al condensador de derivación. La corriente que fluye hacia el convertidor de voltaje tampoco fluye directamente desde el capacitor de derivación. El condensador de derivación solo se conecta con contactos delgados adicionales. Esto aumenta la inductancia parásita del capacitor y reduce la efectividad de este componente. En el lado derecho de la Figura 2 se puede ver un diseño sugerido en el que la efectividad del capacitor de derivación es muy alta. La conexión se realiza con muy poca inductancia parásita. También se puede ver que el pinout del componente que se admite, por ejemplo, un regulador de conmutación, tiene un efecto en las opciones de diseño de la placa. En el lado derecho de la Figura 2, la V_EN y los pines GND están más juntos que en el pobre ejemplo del lado izquierdo. Esto da como resultado un área de bucle más pequeña entre el condensador de derivación y el circuito integrado.

Debido a que los condensadores de derivación deben conectarse con la menor inductancia parásita posible, se recomienda colocarlos en el mismo lado de la placa en el que está encendido el regulador de conmutación. Sin embargo, hay aplicaciones en las que el desacoplamiento con un condensador de derivación solo es posible en la parte inferior de la placa. Un ejemplo es cuando no hay suficiente espacio para un condensador de desacoplamiento grande. En tales casos, se utilizan vías para conectar el condensador. Desafortunadamente, tienen algunos nanohenrios de inductancia parásita. Para mantener esta impedancia de conexión lo más baja posible, se dan varias propuestas de conexión, como se muestra en la Figura 3.

La versión A no es particularmente ventajosa. Aquí, se utilizan trazas delgadas entre las vías y el condensador de derivación. Dependiendo de en qué parte del otro lado de la placa discurran los caminos que deben soportarse, la disposición geométrica también puede conducir a una mayor inductancia parásita. En la versión B, las vías se acercan mucho más al condensador de derivación, por lo que esta es una conexión mucho mejor. Además, se utilizan dos vías en paralelo. Esto reduce la inductancia total de la conexión. La versión C es una conexión muy buena en la que el área del bucle para la conexión puede ser muy pequeña, por lo que aquí solo hay una cantidad muy pequeña de inductancia parásita. Sin embargo, con capacitores de derivación muy pequeños y procesos de fabricación de bajo costo, las vías debajo de los componentes no son posibles ni están permitidas.

El ejemplo D puede ser una conexión interesante. Dependiendo de cómo se diseñe un condensador de derivación cerámico específico, la conexión lateral a la placa puede representar la ruta con la inductancia parásita más baja.

La colocación de capacitores de derivación en el tablero es muy importante para lograr la mayor efectividad posible para estos componentes. Aquí, es importante la conexión con la menor inductancia parásita posible. La conexión más adecuada utiliza el mismo lado de la placa en el que se encuentra el circuito que se está soportando, como se muestra en la Figura 2. En casos excepcionales en los que sea necesaria la conexión del condensador de derivación en la parte posterior de la placa, una conexión con la menor cantidad de parásitos Se debe seleccionar la mayor inductancia posible, como se muestra en los ejemplos B, C y D en la Figura 3.