详解滤波电容的选择及计算

《详解滤波电容的选择及计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《详解滤波电容的选择及计算（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、详解滤波电容的选择及计算 电源滤波电容的选择与计算 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 容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来 平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值; 适用于小电流，电流越小滤波效果越好。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

2、 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I=J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，

3、前级用4.7u, 用于滤低频，二级用O.lu，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

4、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=l/WC,W=2*PI*f,从而得到此式 子f=l/(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10n H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：ESRESL耐压值谐振频率那么如何选取电源滤波电容呢？电源滤波电容如何选取,掌握其精髓与方法,其 实也不难 1) 理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减 少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应，这时电容

5、应该看成是一个 LC 串连谐振电路,自 谐振频率即器件的 FSR 参数,这表示频率大于 FSR 值时,电容变成了一个电感,如果电容对地滤 波，当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打 折扣，所以需要一个较小的电容并联对地原因 在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一 个对地通路,所以在电源滤波电路中我们常常这 样理解:大电容滤低频,小电容滤高频，根本的原 因在于SFR（自谐振频率）值不同，想想为什么?如 果从这个角度想，也就可以理解为什么电源滤波 中电容对地脚为什么要尽可能靠近地了 2）那么在实际的设计中，我们常常会有疑问，我 怎么知道电容的SFR是多少？就算我知道SFR 值,我如何选取不同S

6、FR值的电容值呢？是选取 一个电容还是两个电容？电容的SFR值和电容值有关，和电容的引脚电感 有关，所以相同容值的0402,0603,或直插式电容的SFR值也不会相同，当然获取SFR值的途 径有两个：1）器件Datasheet,如22pf0402电容 的SFR值在2G左右,2）通过网络分析仪直接量测 其自谐振频率,想想如何测量 S21？ 知道了电容的SFR值后,用软件仿真，如RFsim99, 选一个或两个电路在于你所供电电路的工 作频带是否有足够的噪声抑制比 .仿真完后,那 就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度 时,LNA的电源滤波是关键,好的电源滤波往往可 以改善几个dB 电容的本质是通交

7、流，隔直流，理论上说电源滤 波用电容越大越好但由于引线和PCB布线原 因，实际上电容是电感和电容的并联电路，(还有 电容本身的电阻，有时也不可忽略)这就引入 了谐振频率的概念：3 =1/(LC)1/2 在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容 呈感性因而一般大电容滤低频波，小电容滤 高频波这也能解释为什么同样容值的STM封装 的电容滤波频率比DIP封装更高.至于到底用多大的电容，这是一个参考电容谐振 频率电容值DIP(MHz)STM(MHz)1.0UF2.55O.WF8160. 01uF25501000pF80160100pF25050010pF8001.6(GHz)仅更可靠的做法是将一大一

8、小两个电容并联, 一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤 波频段.文章来源： 000ax6.html 我看了这篇文章，也做个粗略的总结吧：1. 电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对 地，对高频信号提供了一个对地通路。2. 电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。3. 理论上说电源滤波用电容越大越好，一般大电 容滤低频波，小电容滤高频波。4. 可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般 要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段.（类似1）滤波电容的选取原则 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

9、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：(1) 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(2) 小电容，凭经验，一般104即可2. 别人的经验(来自互联网)1、电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对地，对高频信号提供了一个对地通路。2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。3、理论上说电源滤波用电容越大越好，一般大 电容滤低频波，小电容滤高频波。4、可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般 要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段.具体案例:AC220-9V再经过全桥整流后，需加的滤波电容是多大的？再经78LM05

10、后需加的电容又是多大？前者电容耐压应大于15V，电容容量应大于2000微发以上。后者电容耐压应大于9V，容量应大于 220微发以上。2.有一电容滤波的单相桥式整流电路，输出电压(1)(2)(3)(1)为24V,电流为500mA，要求： 选择整流二极管；选择滤波电容；另：电容滤波是降压还是增压？因为桥式是全波，所以每个二极管电流只 要达到负载电流的一半就行了，所以二极管 最大电流要大于250mA ；电容滤波式桥式整流的 输出电压等于输入交流电压有效值的1.2倍， 所以你的电路输入的交流电压有效值应是20V， 而二极管承受的最大反压是这个电压的根号 2倍，所以，二极管耐压应大于28.2V。(2)选

11、取滤波电容：1、电压大于28.2V； 2、 求C的大小：公式RCM(35)X0.1秒， 本题中 R=24V/0.5A=48 欧所以可得出CM(0.006250.0104) F,即C的 值应大于6250 U F。(3) 电容滤波是升高电压。滤波电容的选用原则 在电源设计中，滤波电容的选取原则是:CM 2.5T/R其中:C为滤波电容,单位为UF;T 为频率,单位为 HzR为负载电阻,单位为Q 当然，这只是一般的选用原则，在实际的应用中, 如条件（空间和成本）允许,都选取CM5T/R.3. 滤波电容的大小的选取PCB制版电容选择 印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时操 作它们时均会产生较大火花放电

12、，必须采用RC吸收电路来吸收放电电流。一般R取12k Q, C 取 2 24 7uF一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信 号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰， 还可以起到稳压的作用滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上 主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐 波频率，可以查一下相关厂商的电容资料或者参 考厂商提供的资料库软件，根据具体的需要选 择。至于个数就不一定了，看你的具体需要了, 多加一两个也挺好的，暂时没用的可以先不贴， 根据实际的调试情况再选择容值。如果你 PCB 上 主要工作频率比较低的话，加两个电容就可以 了，一个滤除纹波，一个滤除高频信号。如果会 出现比较大

13、的瞬时电流，建议再加一个比较大的 钽电容。其实滤波应该也包含两个方面，也就是 各位所说的大容值和小容值的，就是去耦和旁 路。原理我就不说了，实用点的，一般数字电路 去耦0.1uF即可，用于10M以下；20M以上用1 到10个uF,去除高频噪声好些，大概按C=1/f。 旁路一般就比较的小了，一般根据谐振频率一般 为0.1或0. 01uF说到电容，各种各样的叫法就 会让人头晕目眩，旁路电容，去耦电容，滤波电 容等等，其实无论如何称呼，它的原理都是一样 的，即利用对交流信号呈现低阻抗的特性，这一 点可以通过电容的等效阻抗公式看出来： Xcap=1/2nfC,工作频率越高，电容值越大则电 容的阻抗越小

14、.。在电路中，如果电容起的主要 作用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁 路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦 合，减少交流信号对电源的影响，就可以称为去 耦电容；如果用于滤波电路中，那么又可以称为 滤波电容；除此以外，对于直流电压，电容器还 可作为电路储能，利用冲放电起到电池的作用。而实际情况中，往往电容的作用是多方面的，我 们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文 里，我们统一把这些应用于高速 PCB 设计中的电 容都称为旁路电容.电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤 波用电容越大越好。但由于引线和PCB布线原因，实际上电容是电感 和电容的并联电路，(还有电容本身的电阻，有时

15、也不可忽略) 这就引入了谐振频率的概念：3=1/(LC)1/2 在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容 呈感性。因而一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。这也能解释为什么同样容值的STM封装的电容 滤波频率比DIP封装更高。至于到底用多大的电容，这是一个参考电容谐振频率电容值DIP(MHz)STM(MHz)1.0UF2.55O.WF8160. 01uF25501000pF801601OOpF25050010pF8001.6(GHz)不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说一一主要靠经验。更可靠的做法是将一大一小两个电容并联， 一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤 波频段。一般来讲，大电容滤

16、除低频波，小电容滤除高频 波。电容值和你要滤除频率的平方成反比。 具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi/(R*f*f) 电源滤波电容如何选取，掌握其精髓与方法，其 实也不难。1)理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减 少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应 ，这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路，自 谐振频率即器件的FSR参数，这表示频率大于 FSR值时,电容变成了一个电感，如果电容对地滤 波,当频率超出 FSR 后,对干扰的抑制就大打 折扣,所以需要一个较小的电容并联对地 ,可以 想想为什么?原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一 个对地通路，所以在电源滤波电路中我们常

17、 常这样理解:大电容滤低频，小电容滤高频,根本 的原因在于SFR（自谐振频率）值不同，当然 可以想想为什么？如果从这个角度想,也就可以 理解为什么电源滤波中电容对地脚为什么要 尽可能靠近地了.2）那么在实际的设计中，我们常常会有疑问,我 怎么知道电容的SFR是多少?就算我知道SFR 值，我如何选取不同SFR值的电容值呢?是选取 一个电容还是两个电容？电容的SFR值和电容值有关，和电容的引脚电感 有关，所以相同容值的0402,0603,或直插式 电容的SFR值也不会相同，当然获取SFR值的途 径有两个：1）器件Datasheet,如22pf0402电容的SFR值在 2G 左右 2）通过网络分析仪

18、直接量测其自谐振频率，想想知道了电容的SFR值后,用软件仿真，如RFsim99,选一个或两个电路在于你所供电电路的工作频带是否有足够的噪声抑制比.仿真完后，那 就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度时， LNA的电源滤波是关键，好的电源滤波往往可以 改善几个dB.滤波电容的选取与计算从网上看有两种工程常用的计算方法：(参考,感 觉有些道理)一、当要求不是很精确的话,可以根据负载计算， 每 mA,2uf.二、按RC时间常数近似等于35倍电源半周期 估算。给出一例：负载情况：直流1A, 12V。其等效负载电阻12 欧姆。桥式整流：RC=3(T/2)C=3(T/2)/R=3x(0. 02/2)/12

19、=2500(pF)工程中可取2200uF,因为没有2500u F这一规 格。若希望纹波小些,按 5 倍取。这里, T是电源的周期，50HZ时，T=0.02秒。全波整流结果一样，但半波整流时，时间常数加 倍。根据全波整流波形 ,可以看出,输出电压的平滑 与电容充放电时间和信号的频率有关系，当信 号的频率增大时,输出电压的波动就分变大,可 以改变滤波电容的大小来改变充放电时间,使波 动减小这也反应了上述滤波电容的计算关系 理论上滤波电容越大滤波效果越好,输岀电压就 越平滑，但在电路接通的瞬间，电路中所产生的 冲击电流因素却不能被忽略，这是因为，几乎所 有的电子元器件都有其可以通过的最大电流值, 所以，在选择电子元器件时，必须考虑冲击电流 所带来的流过相关元器件瞬间电流的最大值，冲 击电流越大，对电子元器件的要求就越高，电路 的成本就会提高