電路982

1. UL美華的UL授權測試標准

UL認可標准標題 UL標准內容 UL746A標准認證 Standard for Polymeric Materials - Short Term Property Evaluations 聚合物材料短期性質評估 UL746B標准認證 Standard for Polymeric Materials - Long Term Property Evaluations 聚合物材料長期性質評估 UL746C標准認證 Standard for Polymeric Materials - Use in Electrical Equipment Evaluations 聚合物材料的使用電氣設備評估 UL746D標准認證 Standard for Polymeric Materials - Fabricated Parts 聚合物材料生產 QMMY2注塑件標准認證，注塑流程標准認證，QMMY2標准認證 UL746E標准認證 Standard for Polymeric Materials - Instrial Laminates, Filament Wound Tubing, Vulcanized Fibre, and Materials Used In Printed-Wiring Boards 電鍍UL標准認證，塑料電鍍UL標准認證，印刷電路UL標准認證 UL746F標准認證 Standard for Polymeric Materials - Flexible Dielectric Film Materials for Use in Printed-Wiring Boards and Flexible Materials Interconnect Constructions 柔性線路板UL標准認證，軟板UL標准認證，線路板UL796，柔性印製線路板等UL標准認證 UL1994標准認證 Standard for Luminous Egress Path Marking Systems 材料防火等級標准認證 UL94HB標准認證，UL94V-0標准認證， UL94V-1標准認證， UL94V-2標准認證， UL94V-3標准認證， UL94V-4標准認證， UL94V-5VB標准認證， UL94V-5VA等級標准認證 UL817標准認證 Standard for Cord Sets and Power-Supply Cords 電源線、插頭線 UL2089標准認證 Standard for Vehicle Battery Adapters 輸入是連接車上鉛酸蓄電池、額定輸入直流 24 V以下、且為車內使用之充電器 UL2202標准認證 Standard for Electric Vehicle (EV) Charging System Equipment 電動車(EV)2的充電器（電動車輛充電系統設備） UL1564標准認證 Standard for Instrial Battery Chargers 工業用的電池充電器 UL924標准認證 Standard for Emergency Lighting and Power Equipment 緊急照明設備的充電器 UL2054標准認證 Standard for Household and Commercial Batteries 家用電池，商用電池測試標准（鋰離子電池、鎳氫電池測試標准） UL1741標准認證 Standard for Inverters, Converters, Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources 600Vdc或以下的太陽能充電控制器組裝部件 UL60601標准認證 Medical Electrical Equipment, Part 1: General Requirements for Safety 醫療設備用的充電器 UL60950標准認證 Safety of Information Technology Equipment 信息類產品的充電器 UL1310標准認證 Standard for Class 2 Power Units 家用、輸出為 Class 2的充電器 UL1012標准認證 Standard for Power Units Other Than Class 2 家用及商業用、輸出非 Class 2的充電器 UL1236標准認證 Standard for Battery Chargers for Charging Engine-Starter Batteries 用於電池發動的馬達的充電器標准 UL458標准認證 Standard for Power Converters/Inverters and Power Converter/Inverter Systems for Land Vehicles and Marine Crafts 電源轉換器UL標准，土地車輛和海上船隻/逆變器和電源轉換器/逆變器系統等UL標准認證 UL153標准認證 Standard for Portable Electric Luminaires 可移動式燈具 UL1598標准認證 Luminaires 固定式燈具 UL1492標准認證 Audio-Video Procts and Accessories 視聽產品 UL935標准認證 Standard for Fluorescent-Lamp Ballasts 熒光燈鎮流器 UL8750標准認證 Standard for Light Emitting Diode (LED) Equipment for Use in Lighting Procts LED照明設備產品安全標准 UL507標准認證 Standard for Electric Fans 風扇、見機 UL1450標准認證 Standard for Motor-Operated Air Compressors, Vacuum Pumps, and Painting Equipment 見機、馬達等 UL982標准認證 Standard for Motor-Operated Household Food Preparing Machines 家用電器 馬達驅動式家用食物處理器標准 UL1026標准認證 Standard for Electric Household Cooking and Food Serving Appliances 家用電器 UL1082標准認證 Standard for Household Electric Coffee Makers and Brewing-Type Appliances 家用電器 UL1083標准認證 Household Electric Skillets and Frying-Type Appliances 家用電器

2. 退耦電容有幾種接法各起什麼作用有什麼好處

電容選擇上都採用的MLCC的電容進行退耦，常見的MLCC的電容因為介質的不同可以進行不同的分類，可以分成NPO的第一類介質，X7R和Z5V等的第二、三類介質。EIA對第二、三類介質使用三個字母，按照電容值和溫度之間關系詳細分類為：
第一個數字表示下限類別溫度：
X：－55度；Y：－30度；Z：＋10度
第二個數字表示上限溫度：
4：＋65度；5：＋85度；6：105度；7：125度；8：150度；
第三個數字表示25度容量誤差：
P：＋10％/-10％；R：＋15％/-15％；S：＋22％/-22％；
T：＋22％/-33％；U：＋22％/-56％；V：＋22％/-82％
例如我們常見的Z5V，表示工作溫度是10度～85度，標稱容量偏差＋22％/-82％，
為了做成純文檔的格式，盡量採用文字說明，不不採用圖片，這樣給理解帶來一定的困難，看官們見笑了。設電源引腳和地引腳的封裝電感和引線電感之和分別為：Lv和Lg。兩個互補的MOS管（接地的NMOS和接電源的PMOS）簡單作為開關使用。假設初始時 刻傳輸線上各點的電壓和電流均為零，在某一時刻器件將驅動傳輸線為高電平，這時候器件就需要從電源管腳吸收電流。在時間T1，使PMOS管導通，電流從PCB板上的VCC流入，流經封裝電感Lv，跨越PMOS管，串聯終端電阻，然後流入傳輸線，輸出電流幅度為VCC/（2×Z0）。電流在傳輸線網路上持續一個完整的返回（Round-Trip）時間，在時間T2結束。之後整個傳輸線處於電荷充滿狀態，不需要額外流入電流來維持。當電流瞬間涌過封裝電感Lv時，將在晶元內部的電源提供點產生電壓被拉低的擾動。該擾動在電源中被稱之為同步開關雜訊（SSN，Simultaneous Switching Noise；SSO，Simultaneous Switching Output Noise）或Delta I雜訊。
在時間T3，關閉PMOS管，這一動作不會導致脈沖雜訊的產生，因為在此之前PMOS管一直處於打開狀態且沒有電流流過的。同時打開NMOS管，這時傳輸線、地平面、封裝電感Lg以及NMOS管形成一迴路，有瞬間電流流過開關B，這樣在晶元內部的地結點處產生參考電平點被抬高的擾動。該擾動在電源系統中被稱之為地彈雜訊（Ground Bounce，我個人讀著地tan）。
實際電源系統中存在晶元引腳、PCB走線、電源層、底層等任何互連線都存在一定電感值，因此上面就IC級分析的SSN和地彈雜訊在進行Board Level分析時，以同樣的方式存在，而不僅僅局限於晶元內部。就整個電源分布系統來說（Power Distribute System）來說，這就是所謂的電源電壓塌陷雜訊。因為晶元輸出的開關操作以及晶元內部的操作，需要瞬時的從電源抽取較大的電流，而電源特性來說不能快速響應該電流變化，高速開關電源開關頻率也僅有MHz量級。為了保證晶元附近電源線上的電壓不至於因為SSN和地彈雜訊降低超過器件手冊規定的容限，這就需要在晶元附近為高速電流需求提供一個儲能電容，這就是我們所要的退耦電容。

如果電容是理想的電容，選用越大的電容當然越好了，因為越大電容越大，瞬時提供電量的能力越強，由此引起的電源軌道塌陷的值越低，電壓值越穩定。但是，實際的電容並不是理想器件，因為材料、封裝等方面的影響，具備有電感、電阻等附加特性；尤其是在高頻環境中更表現的更像電感的電氣特性。我們都知道實際電容的模型簡單的以電容、電阻和電感建立。除電容的容量C以外，還包括以下寄生參數：
1、等效串聯電阻ESR（Resr）：電容器的等效串聯電阻是由電容器的引腳電阻與電容器兩個極板的等效電阻相串聯構成的。當有大的交流電流通過電容器，Resr使電容器消耗能量(從而產生損耗)，由此電容中常用用損耗因子表示該參數。
2、等效串聯電感ESL（Lesl）：電容器的等效串聯電感是由電容器的引腳電感與電容器兩個極板的等效電感串聯構成的。
3、等效並聯電阻EPR Rp ：就是我們通常所說的電容器泄漏電阻，在交流耦合應用、存儲應用(例如模擬積分器和采樣保持器)以及當電容器用於高阻抗電路時，Rp是一項重要參數，理想電容器中的電荷應該只隨外部電流變化。然而實際電容器中的Rp使電荷以RC時間常數決定的速度緩慢泄放。
還是兩個參數RDA、CDA 也是電容的分布參數，但在實際的應該中影響比較小，這就省了吧。所以電容重要分布參數的有三個：ESR、ESL、EPR。其中最重要的是ESR、 ESL，實際在分析電容模型的時候一般只用RLC簡化模型，即分析電容的C、ESR、ESL。因為寄生參數的影響，尤其是ESL的影響，實際電容的頻率特性表現出阻抗和頻率成「V」字形的曲線，低頻時隨頻率的升高，電容阻抗降低；當到最低點時，電容阻抗等於ESR；之後隨頻率的升高，阻抗增加，表現出電感特性（歸功於ESL）。因此對電容的選擇需要考慮的不僅僅是容值，還需要綜合考慮其他因素。包括： 所有考慮的出發點都是為了降低電源地之間的感抗（滿足電源最大容抗的條件下），在有瞬時大電流流過電源系統時，不至於產生大的雜訊干擾晶元的電源地引腳。選用常見的有兩種方法計算所需的電容：
簡單方法：由輸出驅動的變化計算所需退耦電容的大小；
復雜方法：由電源系統所允許的最大的感抗計算退耦電容的大小。

我們假設一個模型，在一個Vcc＝3.3V的SRAM系統中，有36根輸出數據線，單根數據線的負載為Cload＝30pF（相當的大了），輸出驅動需要在Tr＝2ns（上升時間）內將負載從0V驅動到3.3V，該晶元資料里規定的電源電壓要求是3.3V＋0.3V/-0.165V。
可以看出在SRAM的輸出同時從0V上升到3.3V時，從電源系統抽取的電流最大，我們選擇此時計算所需的退耦電容量。我們採用第一種計算方法進行計算，單根數據線所需要的電流大小為：
I＝Cload×（dV/dt）＝30pF×（3V/2ns）=45mA;
36根數據線同時翻轉時的電流大小為Itot＝45mA×36＝1.62A。晶元允許的供電電壓降為0.165V，假設我們允許該晶元在電源線上因為SSN引入的雜訊為50mV，那麼所需要的電容退耦電容為：
C＝I×（dt/dV）＝1.62A×（2ns/50mV）=64nF；
從標准容值表中選用兩個34nF的電容進行並聯以完成該值，正如上面提到的退耦電容的選擇在實際中並不是越大越好，因為越大的電容具有更大的封裝，而更大的封裝可能引入更大的ESL，ESL的存在會引起在IC引腳處的電壓抖動（Glitching），這個可以通過V＝L×（di/dt）公式來說明，常見貼片電容的L大約是1.5nH，那麼V＝1.5nH×（1.62A/2ns）=1.2V，考慮整個Bypass迴路的等效電感之後，實際電路中glitch會小於該值。通過前人做的一些模擬的和經驗的數據來看，退耦電容上的Glitch與同時驅動的匯流排數量有很大關系。
因為ESL在高頻時覺得了電源線上的電流提供能力，我們採用第二種方法再次計算所需的退耦電容量。這中方法是從Board Level考慮單板，即從Bypass Loop的總的感抗角度進行電容的計算和選擇，因此更具有現實意義，當然需要考慮的因素也就越多，實際問題的解決總是這樣，需要一些折中，需要一點妥協。
同樣使用上面的假設，電源系統的總的感抗最大：
Xmax＝（dV/dI）＝0.05/1.62=31m歐；
在此，需要說明我們引入的去耦電容是為了去除比電源的去耦電容沒有濾除的更高頻率的雜訊，例如在電路板級參數中串聯電感約為Lserial＝5nH，那麼電源的退耦頻率：
Fbypass＝Xmax/(2pi×Lserial)＝982KHz，這就是電源本身的濾波頻率，當頻率高於此頻率時，電源電路的退耦電路不起作用，需要引入晶元的退耦電容進行濾波。另外引入另外一個參數——轉折點頻率Fknee，該頻率決定了數字電路中主要的能量分布，高於該頻率的分量認為對數字電路的上升沿和下降沿變化沒有貢獻。在High-Speed Digital Design:A Hand Book of Black Magic這本書的第一章就詳細的討論了該問題，在此不進行詳細說明。只是引入其中推倒的公式：
Fknee＝（1/2×Tr）＝250MHz，其中Tr＝2ns；
可見Fknee遠遠大於Fbypass，5nH的串聯電感肯定是不行了。那麼計算：
Ltot＝Xmax/(2pi×Fknee)＝(Xmax×Tr/pi)=19.7pH;
如前面提到的常見的貼片電容的串聯電感在1.5nH左右，所需要的電容個數是：
N＝（Lserial/Ltot）=76個，另外當頻率降到Fbypass的時候，也應該滿足板級容抗需要即：
Carray=(1/（2pi×Fbypass×Xmax）)＝5.23uF；
Celement=Carray/N=69nF.

1、電容容值；2、電介質材料；3、電容的幾何尺寸和放置位置。