커패시터 노이즈 제거 원리 : 바이패스 커패시터(Bypass Capacitor), 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)

안녕하세요, 공대놀이터 입니다.

오늘은 커패시터 노이즈 제거 원리에 대해 정리하고자 합니다. 방식은 크게 두 종류로 바이패스 커패시터(Bypass Capacitor)와 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)가 있습니다. 이를 각각 '바이패스 캡', '디캡'이라고도 간단히 부릅니다. 제가 회사에서 Project Module Schematic을 보면 Power module과 Modem 역할을 하는 Module에 들어가는 DC 전원에 캡이 GND에 병렬로 연결되어 있는 것을 자주 보게 됩니다. 여기서 DC 전원단에 붙은 병렬 캡을 우리는 바이패스 커패시터(Bypass Capacitor)라고 합니다.

 

 

 

 

이 녀석들의 역할은 위 그림처럼 노이즈 성분(AC)을 바이패스 커패시터를 통해 GND로 제거함으로써 DC Stabilization을 이루기 위해 사용합니다. 전원단에는 DC 성분 이외에도 전원단 자체에서 발생하는 노이즈, 기타 노이즈 등에 의해 AC성분이 발생하게 되고 이것이 모듈로 들어가면 발진을 일으켜서 문제가 됩니다. AC성분은 주파수 성분을 가지고 있기 때문에 Zc = 1 / jwC 이므로 주파수가 높아질수록 커패시터의 임피던스는 감소하는 것을 알 수 있습니다. 이러한 원리로 AC성분은 모듈이 아닌 바이패스 커패시터로 흘러 GND로 제거됩니다. 보통 전원단에서 발생하는 노이즈는 매우 낮은 주파수에서 발생하기 때문에 uF 단위의 큰 용량의 탄탈 커패시터류를 사용하게 됩니다. 스위칭 모듈에 들어가는 전원단의 경우, RC delay 현상으로 인해 커패시턴스와 RC값 간에 Trade-off가 필요한 경우도 있습니다.

 

 

 

좀 더 자세히 들어가면 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)이 있습니다. 디캡과 바이패스 캡은 거의 같은 녀석이라고 보시면 됩니다. 디캡은 바이패스 캡을 여러개 병렬로 달아서 노이즈를 제거하는 방식입니다. 예를 들어, 서로 다른 용량을 가진 바이패스 커패시터를 병렬로 달아주면 위 그림처럼 광범위하게 임피던스를 낮춰서 AC 성분을 제거할 수 있습니다.

 

 

 

반면, 특정 주파수 대역에 있는 노이즈만 완벽히 제거하고 싶다면 같은 용량의 바이패스 커패시터를 병렬로 달아주면 됩니다. 특성은 위 그래프와 같이 특정 주파수에서 AC 성분을 깔끔하게 제거할 수 있습니다.

 

여기까지 커패시터 노이즈 제거 원리 : 바이패스 커패시터(Bypass Capacitor)와 디커플링 커패시터(Decoupling Capacitor)에 대해 정리하였습니다. 피드백 환영합니다.

참조:www.rhdh.com