滤波电容的选择.docx

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1、滤波电容的选择滤波电容起平滑电压的作用;容值大小与输入桥式整流的输入电压无关;一般是越大越好。 但要明白它取值的原理:滤波电容的取值与后级电路的突变电流有关。 打个比方:电容就好比一个水桶,输入往这个水桶中倒水,输出从这个水桶中抽水。如果恒定的抽水,只要倒入的水量大于抽水量,那么水桶将永远是满的,所以这个水桶可以不需要。假如某时刻需要抽出大量的水,大于输入的量,你会怎么办? 你可以准备一个较大的水桶,在这个时刻到来之前,将这个水桶的水灌满;等到了抽水的时刻,水桶中已经有足够的水抽取,就不会出现缺水的情况。 滤波电容就好比这个较大的水桶! 至于它的具体值,你将后级电路的突变电流与电容充、放电系数

2、联系起来考虑,相信你能领悟出合适的计算方法。 滤波电容的作用和大小是怎样的? 一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容

3、内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂 滤波电容在电路中作用 滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。 旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。 容的容抗为1/C欧姆,为角频率,=2f,f为频率。容抗与自身容量C和频率有关,当C一定时,频率越高,容抗越小,对电流的阻碍作用就越小;频率越低,容抗越大。 人们所说的“电容通高频阻低频,通交流阻直流”是在不同情况下说的,也可以说是在不同容量C的情况下说的,都是正确的。 到此就不必再多说了吧,分析1/C就行了。 电路中的电容滤波问题解析

4、电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比,所以,电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过。二者适当组合,就可过滤各种频率的信号。如在整流电路中,将电容并在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波。 电感滤波属于电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,输出电压较低,一般低于交流电压的有效值;适用于大电流,电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。 一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工

5、作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要用在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高,因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量,而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。 电源滤波电容的大小,平时做设计,前级用4.7u,用于滤低频,二级用0.1u,用于滤高频,4.7uF电容的作用是减小输出脉动和低频干扰,0.1uF的电容是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。一般前面那个越大越好,两个电容值相差大概100倍左右。电源滤波,特

6、别是开关电源,要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大,而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。大电容是防止浪涌,机理就好比大水库防洪能力更强一样;小电容滤高频干扰,任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路,也就有了自谐振,只有在这个自谐振频率上,等效电阻最小,所以滤波最好! 电容的等效模型为一电感,一电阻和电容的串联,电感为电容引线所致,电阻代表电容的有功功率损耗,电容为。因而可等效为串联回路求其谐振频率,串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f = 1/(2pi* LC),串联回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻,所以中心频率处起到滤波效果。引线电感的大

7、小因其粗细长短而不同,接地电容的电感一般是mm为10n左右,取决于需要接地的频率。 采用电容滤波设计需要考虑参数:(1) ESR;(2) ESL;(3)耐压值;(4)谐振频率。 关于旁路电容和去耦电容 这几天一直有哥们问起这个问题,其实这个问题也一直困扰着我,不知道旁路电容和去耦电容到底是什么作用。到网上找了些这方面的内容,拿来整理一下。 可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”。 例如当混有高频和低频的信号经过放大器被放大时,要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频信号进入,则在该级的输出端加一个适当大小的接地电容,使较高频率的信号很容易通

8、过此电容被旁路掉,而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大 对于同一个电路来说,旁路电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。 一般来说,容量为uf级的电容,象电解电容或钽电容,他的电感较大,谐振频率较小,对低频信号通过较好,而对高频信号,表现出较强的电感性,阻抗较大,同时,大电容还可以起到局部电荷池的作用,可以减少局部的干扰通过电源耦合出去;容量为0.0010.1uf的电容,一般为陶瓷电容或云母电容,电感小,谐振频率高,对高频信号的阻抗较小,可以为高频干扰信号提供一条旁路,减少外界对该局部的耦合干扰。 旁路是把前

9、级或电源携带的高频杂波或信号滤除;去藕是为保正输出端的稳定输出而设的“小水塘”,在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作;补充一点就是所谓的藕合:是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的元件 有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。 滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。 旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。 去耦电容电路电源和地之间的有

10、两个作用 一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1F。这个电容的分布电感的典型值是5H。0.1F的去耦电容有5H的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1F、10F的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10F左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/

11、F,即10MHz取0.1F,100MHz取0.01F。 电路理论指出,在交流情况下,电路中的任一纯电阻、电容和电感都可以看作一个交流电阻。 仅对于电容来说,阻抗的大小1/,就是电路中电压的频率,C为电容的大小。 显然,高频时很大,阻抗的大小1/0 ;低频时很小, 阻抗的大小1/ 。 在由广义欧姆定律,若保持交流电压不变,则电路中阻越抗大交流电流越小;反之,阻抗越小交流电流越大。 所以高频时旁路电容所在支路对交流电来说好比短路了,低频是旁路电容所在支路对交流电来说好比开路了。这就是旁路电容“通高频 阻低频”的原理。注意的是,一般电路中电流包含交、直流分量,即便电容通高频,但对直流电来说依旧发挥阻

12、隔作用。 你只要牢记这句话就可以了。 高频旁路电容选择小电容 低频旁路电容选择大电容 高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等 而去耦合电容一般比较大,是10u或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定 滤波电容也叫旁路电容 滤波电容的两端直接连接VCC和GND,它就像一个电流储备库。用来填补VCC上的“沟壑”。电容量越大,所能填补“沟壑”越大。 一般,滤波电容的大小为0.1uF,或者是0.01uF。其实,对其大小并没有多么精确的要求。 具体在哪里放置滤波电容和放多少滤波电容,一条值得推荐的原则是:在每个IC的VCC上都放置一个就好。 另外在板上供电端子

13、处最好也放置滤波电容。无论是电源输入或者是电源输出端,最好都加个滤波电容。 电容大小的选择: 电容的材质对滤波电容来说很重要,一般都选用陶瓷电容,无论是直插的或者贴片的,体积小而且很便宜很容易买到。电解电容不适合做滤波电容,因为它们容值一般较大,对高频噪声的滤除效果不好。 容值大小的选择主要是看噪声的频率,频率越高,选择的电容越小。一般,如果电路中含有高频元件,可以选择一对电容做滤波电容,一个容值大点,一个小点。如果噪声的频率很复杂,那可以选择添加多个滤波电容,如下图这样。 滤波电容的选择 经过整流桥以后的是脉动直流,波动范围很大。后面一般用大小两个电容 大电容用来稳定输出,众所周知电容两端电压不能突变,因此可以使输出平滑 小电容是用来滤除高频干扰的,使输出电压纯净 电容越小,谐振频率越高,可滤除的干扰频率越高 容量选择: 大电容,负载越重,吸收电流的能力越强,这个大电容的容量就要越大 小电容,凭经验,一般104即可10*104PF

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