电容深入了解

如何选择滤波电容的大小？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，输出电压低，低于交流电压有效值;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（这里的高频是相对而言）。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的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容应该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，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L，一电阻R和电容C的串联，电感L为电容引线所至，电阻R代表电容的有功功率损耗，电容C.因而可等效为串联LC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LC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.引线电感的大小因其粗细长短而不同，接地电容的电感一般是1MM为10nH左右，取决于需要接地的频率。钽电容和电解电容在滤波上有何区别，那种更好？担电容充放电速度快，性能稳定，使用寿命较长，价格较高，一般用在性能要求较高的地方；而电解电容一般容量可以做很大，性能一般，有使用寿命一般为3-5年，但是价格便宜，大都用在要求不高的线路当中担电容的ESR相比铝电解要小很多。对于线性电源来说，其纹波频率较低，用铝电解比较合适，因为它的容量和成本比小，且足够满足滤波要求。而相对开关电源，其纹波频率高，且根据不同的结构对ESR有不同的要求，但普遍是要求ESR小为好，对于容量要求因为频率较高所以要求并不是很高。所以对于高质量的电容来说担电容的特性相对来说是一个很好的选择。电解电容有标记一方为“一”极，而胆电容有标记一方为“+”极，电源滤波时用大容量电解电容，而退耦时有的采用胆电解。电容滤波的两个要点1、电容滤波是有频段的，很多人以为电容是越大越好，其实不然，每个电容有一定的滤波频段，大电容滤低频，小电容滤高频，主要是根据电容的谐振频点来决定，电容在谐振频率点处有最佳的滤波效果!在以谐振点为中心的一段频段之内有较好的滤波效果，其他部分滤波效果不佳！电容的谐振点与电容的容值以及ESL（等效串联电感）相关。通常建议在电源端口增加UF级别电容来滤波几百KHZ到5MHZ之间的差模干扰，原因就是UF级别电容谐振点在1MHZ左右。另外建议加在高频数字电路上我们建议加1nF贴片电容，原因就是1nf电容的谐振频率在100MHZ之间，不同厂家谐振频点有所不同，这样比较好滤波几十MHZ到200MHZ干扰，有利与EMI问题解决！2、电容选好了，不代表就能滤除干扰!河水泛滥，到达高水位，这时往往会增加一条沟渠引流，那么引到的地方必须是一个低水位的，如果引到一个高水位的水库的话，反而会引起水倒灌，抬高水位。电容滤波与治水问题是一样的，电容只是起到一个沟渠得作用，能否滤波还取决与电容接的地上干扰的大小。我们经常发现工程师解决干扰问题加电容没有效果，有很大程度是地上干扰本身很大!反而把地上干扰引到信号或电源上来!大家需要注意，地上干扰在有些情况小并不是最小的!所以强调滤波有一个重要的基础，就是所接的地要干扰小，就是通常说的“静地”。所以说，我们采取电容滤波时要达到滤波效果，必须选取合适的电容以及接干扰比较小的地！电容可以根据器件手册与经验，干扰小的地可以在调试时采取仪器方法，有经验工程师在前期原理图以及PCB时要考虑。电阻、电容、电感高频等效模型1-iWA电Bfl低频电孑学中是普通的电路元件就是电阻，它的作用是通过将一些电能装化成热能来达到电盅降低的目的*电阻的高频等效电路知图所示.其中两个电感L模拟电阻两端的引城的寄生电暗，同时还主■须根据实际引蜷的靖枸者虑电容戏应；用电容C濒电荷分高效应BWvI职愣效电昭表小法•根据电阻的等兹电路圈，可以方便的计算出整个电阻的阻扰:

下图描龄了电阻的旭抗地对值与频率的矣蔡.正像看到的那样，1氐频时电阻的阻抗是R熟而当却帝刃•荷井，超迎.定fjjIIJ,寄牛电容的骼响成为「要的，皆;I也也IWII拭的下隆，当频率索续升高时，由于引发电感的毋响,总的阻抗上升.引线电球在根高的频率F代表一个•升路线或•个典型的•个典型的1KQ电阳目I抗匏对值，J顼率的美系□-一21芸USSE宅商胸电容片融容在射技:电路中的应用十分广泛，它而以用于谑波器调颇，匹配阿缗、•晶件时的■俯置尊恨筝电路中-因此根有必要了解它们的高甄特性*电容的高频等效电路如图所示.其中L为引线的寄生电嫡：描述引城导体损耗用一个串联的等效噌I5HRi：拙述并厕损徭用一个并联的电廓R2o同徉可以解到一个熟型的电常迷的阻抗箪对值与频率的关集*如下图所示，由于存在介质损耗和右限长的讯徭电客昱亦出顼Nn睛的谐振待也/ 105 10沮 1Q” 1013Frequency/Hz个也您胤1pF电容附抗她时值与颗率砂」美获3蹄电感电感的成用相"F电职利电容来讲一较少，它它喽用田晶体泞例麻祖网绑述源溉潺中。电感通常由导税在圆导体柱上统制而而因此电谶除了考虑本身的感性特征，还而要考虑导税的电阻议及相邻践圈之间的分布电容*电感的等效电醐型如下国所示.寄生旁路电容C和耳联电阻 11 —L^ZfZP"-—咨翅电肆的算依也睡I项邱I和电容和乩电感的房顺犒性IEE刑妙U感的顼!』特性不同，妍K图所妃fr需.%皿率接近谐探点时，背熟LJS的时抗迅速提高i第二.吟近本缰率提商时・寄生电春率的婚响成为主:要的「为圈要吭曜浙降低.10仰・—,一一__^—— —— 10s 10s 10-5 10”Frequency/,Hz电感阻抗绝对值与频率的关系总之，在高倾电蹄中，导残连同基木的电阳、电容和电感这些基木的无源器件的性能明显与理想元件特征不乩读者可以发现低频时恒定的电削值，到高颇时显示出具右谐振点的二阶系统椅