濾波電容的選擇

1、n-35g的主濾波電容一般情況下，電解電容的作用是過濾掉電流中的低頻信號(hào)，但即使是低頻信號(hào)，其頻率也分為了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此為了適合在不同頻率下使用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容（這里的高頻是相對(duì)而言）。 低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率與市電一致為50Hz；而高頻濾波電容主要工作在開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。當(dāng)我們將低頻濾波電容用于高頻電路時(shí)，由于低頻濾波電容高頻特性不好，它在高頻充放電時(shí)內(nèi)阻較大，等效電感較高。因此在使用中會(huì)因電解液的頻繁極化而產(chǎn)生較大的熱量。而較高的溫度將使電容內(nèi)部的電解液氣化，電容內(nèi)壓力升高，最終導(dǎo)致電容的鼓包和

2、爆裂。  濾波電容的選擇經(jīng)過整流橋以后的是脈動(dòng)直流，波動(dòng)范圍很大。后面一般用大小兩個(gè)電容，大電容用來穩(wěn)定輸出，眾所周知電容兩端電壓不能突變，因此可以使輸出平滑；小電容是用來濾除高頻干擾的，使輸出電壓純凈。電容越小，諧振頻率越高，可濾除的干擾頻率越高。 1、容量選擇：（1）大電容，負(fù)載越重，吸收電流的能力越強(qiáng)，這個(gè)大電容的容量就要越大；（2）小電容，憑經(jīng)驗(yàn)，一般104即可。別人的經(jīng)驗(yàn)（來自互聯(lián)網(wǎng)）1、電容對(duì)地濾波，需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地，對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路。2、電源濾波中電容對(duì)地腳要盡可能靠近地。3、理論上說電源濾波用電容越大越好，一般大電容濾低頻波、

3、小電容濾高頻波。4、可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián),一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,以獲得更大的濾波頻段。具體案例: AC220-9V再經(jīng)過全橋整流后，需加的濾波電容是多大的？ 再經(jīng)78LM05后需加的電容又是多大？前者電容耐壓應(yīng)大于15V，電容容量應(yīng)大于2000微發(fā)以上。 后者電容耐壓應(yīng)大于9V，容量應(yīng)大于220微發(fā)以上。 2、有一電容濾波的單相橋式整流電路，輸出電壓為24V，電流為500mA，要求：（1）選擇整流二極管；（2）選擇濾波電容；（3）另：電容濾波是降壓還是增壓？（1）因?yàn)闃蚴绞侨ǎ悦總€(gè)二極管電流只要達(dá)到負(fù)載電流的一半就行了，所以二極管最大電流要大于250mA；電

4、容濾波式橋式整流的輸出電壓等于輸入交流電壓有效值的1.2倍，所以你的電路輸入的交流電壓有效值應(yīng)是20V，而二極管承受的最大反壓是這個(gè)電壓的根號(hào)2倍，所以，二極管耐壓應(yīng)大于28.2V。（2）選取濾波電容：1、電壓大于28.2V；2、求C的大?。汗絉C（3-5）×0.1秒，本題中R=24V/0.5A=48歐，所以可得出C（0.00625-0.0104）F，即C的值應(yīng)大于6250F。（3）電容濾波是升高電壓。濾波電容的選用原則在電源設(shè)計(jì)中,濾波電容的選取原則是:      C2.5T/R；    &

5、#160;                                其中: C為濾波電容,單位為UF；               &

6、#160;                                T為頻率, 單位為Hz；                

7、                                R為負(fù)載電阻,單位為。   當(dāng)然,這只是一般的選用原則,在實(shí)際的應(yīng)用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C5T/R。 3.濾波電容的大小的選取    

8、60;   PCB制版電容選擇        印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC吸收電路來吸收放電電流。一般R取12k，C取2.24.7F，一般的10PF左右的電容用來濾除高頻的干擾信號(hào)，0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波干擾，還可以起到穩(wěn)壓的作用。濾波電容具體選擇什么容值要取決于你PCB上主要的工作頻率和可能對(duì)系統(tǒng)造成影響的諧波頻率，可以查一下相關(guān)廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫(kù)軟件，根據(jù)具體的需要選擇。至于個(gè)數(shù)就不一定了，看你的具體需要了

9、，多加一兩個(gè)也挺好的，暫時(shí)沒用的可以先不貼，根據(jù)實(shí)際的調(diào)試情況再選擇容值。如果你PCB上主要工作頻率比較低的話，加兩個(gè)電容就可以了，一個(gè)慮除紋波，一個(gè)慮除高頻信號(hào)。如果會(huì)出現(xiàn)比較大的瞬時(shí)電流，建議再加一個(gè)比較大的鉭電容。其實(shí)濾波應(yīng)該也包含兩個(gè)方面，也就是各位所說的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。原理我就不說了，實(shí)用點(diǎn)的，一般數(shù)字電路去耦0.1uF即可，用于10M以下；20M以上用1到10個(gè)uF，去除高頻噪聲好些，大概按C=1/f 。旁路一般就比較的小了，一般根據(jù)諧振頻率一般為0.1或0.01uF。 說到電容，各種各樣的叫法就會(huì)讓人頭暈?zāi)垦?，旁路電容，去耦電容，濾波電容等等，其實(shí)無論

10、如何稱呼，它的原理都是一樣的，即利用對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗的特性，這一點(diǎn)可以通過電容的等效阻抗公式看出來：Xcap=1/2fC，工作頻率越高，電容值越大則電容的阻抗越小.。在電路中，如果電容起的主要作用是給交流信號(hào)提供低阻抗的通路，就稱為旁路電容；如果主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號(hào)對(duì)電源的影響，就可以稱為去耦電容；如果用于濾波電路中，那么又可以稱為濾波電容；除此以外，對(duì)于直流電壓，電容器還可作為電路儲(chǔ)能，利用沖放電起到電池的作用。而實(shí)際情況中，往往電容的作用是多方面的，我們大可不必花太多的心思考慮如何定義。本文里，我們統(tǒng)一把這些應(yīng)用于高速PCB設(shè)計(jì)中的電容都稱為旁路電容。電容的本

11、質(zhì)是通交流，隔直流，理論上說電源濾波用電容越大越好。但由于引線和PCB布線原因，實(shí)際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路，（還有電容本身的電阻，有時(shí)也不可忽略），這就引入了諧振頻率的概念：=1/(LC)1/2在諧振頻率以下電容呈容性，諧振頻率以上電容呈感性。因而一般大電容濾低頻波，小電容濾高頻波。這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。至于到底用多大的電容，這是一個(gè)參考：             電容諧振頻率電容值   

12、60;   DIP (MHz)      STM (MHz)1.0F                2.5                     50.1F  

13、;               8                     160.01F              25

14、0;                    501000pF             80                

15、0;   160100 pF              250                   50010 pF             

16、;   800                1.6(GHz)不過僅僅是參考而已，用老工程師的話說主要靠經(jīng)驗(yàn)。更可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián)，一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，以獲得更大的濾波頻段。一般來講，大電容濾除低頻波，小電容濾除高頻波。電容值和你要濾除頻率的平方成反比。具體電容的選擇可以用公式C=4Pi*Pi /(R * f * f )電源濾波電容如何選取，掌握其精髓與方法，其實(shí)也不難。1）理論上理想的電容其阻抗隨頻率

17、的增加而減少(1/jwc),但由于電容兩端引腳的電感效應(yīng)，這時(shí)電容應(yīng)該看成是一個(gè)LC串連諧振電路，自諧振頻率即器件的FSR參數(shù),這表示頻率大于FSR值時(shí)，電容變成了一個(gè)電感,如果電容對(duì)地濾波,當(dāng)頻率超出FSR后,對(duì)干擾的抑制就大打折扣，所以需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地,可以想想為什么?原因在于小電容,SFR值大,對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路,所以在電源濾波電路中我們常常這樣理解:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同,當(dāng)然也可以想想為什么?如果從這個(gè)角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對(duì)地腳為什么要盡可能靠近地了.2)那么在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,我們常常會(huì)有疑問,我怎么

18、知道電容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個(gè)電容還是兩個(gè)電容?電容的SFR值和電容值有關(guān),和電容的引腳電感有關(guān),所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會(huì)相同,當(dāng)然獲取SFR值的途徑有兩個(gè),1)器件Data sheet,如22pf0402電容的SFR值在2G左右, 2)通過網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測(cè)其自諧振頻率,想想如何量測(cè)?S21?知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個(gè)或兩個(gè)電路在于你所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑制比.仿真完后,那就是實(shí)際電路試驗(yàn),如調(diào)試手機(jī)接收靈敏度時(shí),LNA的電源濾波是關(guān)鍵,好的電源濾

19、波往往可以改善幾個(gè)dB. 電感的阻抗與頻率成正比,電容的阻抗與頻率成反比.所以,電感可以阻扼高頻通過,電容可以阻扼低頻通過.二者適當(dāng)組合,就可過濾各種頻率信號(hào).如在整流電路中,將電容并在負(fù)載上或?qū)㈦姼写?lián)在負(fù)載上,可濾去交流紋波.。 電感濾波屬電流濾波，是靠通過電流產(chǎn)生電磁感應(yīng)來平滑輸出電流，輸出電壓低，低于交流電壓有效值；適用于大電流，電流越大濾波效果越好。電容和電感的很多特性是恰恰相反的。  一般情況下，電解電容的作用是過濾掉電流中的低頻信號(hào)，但即使是低頻信號(hào)，其頻率也分為了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此為了適合在不同頻率下使用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容

20、（這里的高頻是相對(duì)而言）。 低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率與市電一致為50Hz；而高頻濾波電容主要工作在開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。當(dāng)我們將低頻濾波電容用于高頻電路時(shí)，由于低頻濾波電容高頻特性不好，它在高頻充放電時(shí)內(nèi)阻較大，等效電感較高。因此在使用中會(huì)因電解液的頻繁極化而產(chǎn)生較大的熱量。而較高的溫度將使電容內(nèi)部的電解液氣化，電容內(nèi)壓力升高，最終導(dǎo)致電容的鼓包和爆裂。  電源濾波電容的大小，平時(shí)做設(shè)計(jì)，前級(jí)用4.7u,用于濾低頻，二級(jí)用0.1u，用于濾高頻，4.7uF的電容作用是減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾，0.1u

21、F的電容應(yīng)該是減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化引起的高頻干擾。一般前面那個(gè)越大越好，兩個(gè)電容值相差大概100倍左右。電源濾波，開關(guān)電源，要看你的ESR(電容的等效串聯(lián)電阻)有多大，而高頻電容的選擇最好在其自諧振頻率上。大電容是防止浪涌，機(jī)理就好比大水庫(kù)防洪能力更強(qiáng)一樣；小電容濾高頻干擾，任何器件都可以等效成一個(gè)電阻、電感、電容的串并聯(lián)電路，也就有了自諧振，只有在這個(gè)自諧振頻率上，等效電阻最小，所以濾波最好！電容的等效模型為一電感，一電阻和電容的串聯(lián)，電感為電容引線所至，電阻代表電容的有功功率損耗，電容因而可等效為串聯(lián)回路求其諧振頻率，串聯(lián)諧振的條件為WL=1/WC,W=2*PI*f,從而得到此式子f

22、= 1/(2pi* LC)，串聯(lián)回路中心頻率處電抗最小表現(xiàn)為純電阻，所以中心頻率處起到濾波效果引線電感的大小因其粗細(xì)長(zhǎng)短而不同，接地電容的電感一般是為10n左右，取決于需要接地的頻率。采用電容濾波設(shè)計(jì)需要考慮參數(shù)：    ESR    ESL    耐壓值    諧振頻率濾波電容范圍太廣了，這里簡(jiǎn)單說說電源旁路（去藕）電容。濾波電容的選擇要看你是用在局部電源還是全局電源。對(duì)局部電源來說就是要起到瞬態(tài)供電的作用。為什么要加電容來供電呢？是因?yàn)槠骷?duì)電流的需求隨著驅(qū)動(dòng)的需求快速變

23、化（比如DDR controller）,而在高頻的范圍內(nèi)討論，電路的分布參數(shù)都要進(jìn)行考慮。由于分布電感的存在，阻礙了電流的劇烈變化，使得在芯片電源腳上電壓降低也就是形成了噪聲。而且，現(xiàn)在的反饋式電源都有一個(gè)反應(yīng)時(shí)間也就是要等到電壓波動(dòng)發(fā)生了一段時(shí)間（通常是ms或者us級(jí)）才會(huì)做出調(diào)整，對(duì)于ns級(jí)的電流需求變化來說，這種延遲，也形成了實(shí)際的噪聲。所以，電容的作用就是要提供一個(gè)低感抗（阻抗）的路線，滿足電流需求的快速變化。         基于以上的理論，計(jì)算電容量就要按照電容能提供電流變化的能量去計(jì)算。選擇電容的種類，就需要按照它的寄生電感去考慮也就是寄生電感要小于電源路徑的分布電感。         具體的說明在很多書上都有。提供一個(gè)參考書:high speed digital design ch8.2.         討論問題必須從本質(zhì)上出發(fā)。首先，可能都知道電容對(duì)直流是起隔離作用的，而電感器的作用則相反。所有的都是基于基本原理的。那這時(shí)，電容就有