電源(yuan)設計中(zhong)濾波電容如何選取(qu)

通常(chang)情況下，電解電容的(de)作(zuo)用(yong)是過(guo)濾掉電流中(zhong)的(de)低(di)頻(pin)信(xin)號(hao)，但(dan)即(ji)使是低(di)頻(pin)信(xin)號(hao)，其(qi)頻(pin)率也(ye)分為了(le)好幾個數(shu)量(liang)。因(yin)此(ci)為了(le)適合(he)在(zai)不(bu)同(tong)頻(pin)率下使用(yong)，電解電容也(ye)分為頻(pin)電容和(he)低(di)頻(pin)電容(這(zhe)裏(li)的頻(pin)是相對(dui)而言(yan))。

電感的(de)阻抗(kang)與頻(pin)率成正比，電容的(de)阻抗(kang)與頻(pin)率成反(fan)比。所以，電感可以阻扼(e)頻(pin)通(tong)過(guo)，電容可以阻扼(e)低(di)頻(pin)通(tong)過(guo)。二(er)者(zhe)適當(dang)組(zu)合，就(jiu)可過(guo)濾頻(pin)率信(xin)號。如在(zai)整(zheng)流電路中(zhong)，將(jiang)電容並在(zai)負(fu)載(zai)上或(huo)將電感串聯在(zai)負(fu)載(zai)上，可濾去交流紋波(bo)。

電容濾波屬電壓(ya)濾波，是直接(jie)儲存脈動電壓(ya)來平滑輸出(chu)電壓(ya)，輸出(chu)電壓(ya)，接(jie)近(jin)交流電壓(ya)峰(feng)值(zhi);適(shi)用(yong)於小電流，電流越小濾波效(xiao)果(guo)越好。

電感濾波屬電流濾波，是靠通過(guo)電流產生(sheng)電磁感應(ying)來平滑輸出(chu)電流，輸出(chu)電壓(ya)低(di)，低(di)於交流電壓(ya)值(zhi);適(shi)用(yong)於大(da)電流，電流越大(da)濾波效(xiao)果(guo)越好。電容和(he)電感的(de)很(hen)多特(te)是恰(qia)恰(qia)相(xiang)反(fan)的。

低(di)頻(pin)濾波電容主(zhu)要(yao)用(yong)於市電濾波或(huo)變(bian)壓(ya)器(qi)整(zheng)流後(hou)的(de)濾波，其(qi)工作(zuo)頻(pin)率與(yu)市電致為50Hz;而頻(pin)濾波電容主(zhu)要(yao)工作(zuo)在(zai)開(kai)關電源(yuan)整(zheng)流後(hou)的(de)濾波，其(qi)工作(zuo)頻(pin)率為(wei)幾千(qian)Hz到(dao)幾萬Hz。當(dang)我們將低(di)頻(pin)濾波電容用(yong)於頻(pin)電路時，由於低(di)頻(pin)濾波電容頻(pin)特(te)不(bu)好，它在(zai)頻(pin)充(chong)放電時內(nei)阻較大(da)，等(deng)效電感較。因(yin)此(ci)在(zai)使用(yong)中(zhong)會(hui)因(yin)電解液的頻(pin)繁(fan)化(hua)而產生(sheng)較大(da)的(de)熱量(liang)。而較的(de)溫(wen)度(du)將(jiang)使電容內(nei)部的電解液氣化(hua)，電容內(nei)壓(ya)力升(sheng)，終導致電容的(de)鼓(gu)包和(he)爆裂。

電源(yuan)濾波電容的(de)大(da)小，平時做(zuo)設計，前用(yong)4.7u，用(yong)於濾低(di)頻(pin)，二(er)用(yong)0.1u，用(yong)於濾頻(pin)，4.7uF的(de)電容作(zuo)用(yong)是減小輸出(chu)脈動和(he)低(di)頻(pin)幹(gan)擾(rao)，0.1uF的(de)電容應(ying)該(gai)是減小由於負(fu)載電流瞬時(shi)變(bian)化(hua)引(yin)起的(de)頻(pin)幹(gan)擾(rao)。般前面那(na)個越大越好(hao)，兩(liang)個電容值(zhi)相(xiang)差大(da)概100倍左右(you)。電源(yuan)濾波，開(kai)關電源(yuan)，要(yao)看妳(ni)的(de)ESR(電容的(de)等(deng)效串聯電阻)有多大，而(er)頻(pin)電容的(de)選(xuan)擇好在(zai)其(qi)自諧(xie)振(zhen)頻(pin)率上。大電容是防止浪湧(yong)，機(ji)理(li)就(jiu)好比大水(shui)庫(ku)防洪能力強(qiang)樣(yang);小電容濾頻(pin)幹(gan)擾(rao)，器(qi)件都可以等效(xiao)成個電阻、電感、電容的(de)串並聯電路，也(ye)就(jiu)有了(le)自諧(xie)振(zhen)，只(zhi)有在(zai)這(zhe)個自諧(xie)振(zhen)頻(pin)率上，等效(xiao)電阻小，所以濾波好(hao)!

電容的(de)等(deng)效模(mo)型為(wei)電感L，電阻R和(he)電容C的(de)串聯，電感L為(wei)電容引(yin)線所至，電阻R電容的(de)有功(gong)功(gong)率損(sun)耗(hao)，電容C。

因(yin)而可等(deng)效為(wei)串聯LC回路求其(qi)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率，串聯諧(xie)振(zhen)的(de)條件為WL=1/WC，W=2PIf，從而得(de)到(dao)此(ci)式(shi)子(zi)f = 1/(2pi* LC)。，串聯LC回路中(zhong)心(xin)頻(pin)率處(chu)電抗(kang)小表(biao)現為(wei)純電阻，所以中(zhong)心(xin)頻(pin)率處(chu)起到(dao)濾波效(xiao)果(guo)。引(yin)線電感的(de)大(da)小因(yin)其(qi)粗(cu)細長短而不(bu)同(tong)，接(jie)地(di)電容的(de)電感般是1MM為10nH左右(you)，取(qu)決於(yu)需要接(jie)地(di)的頻(pin)率。

采(cai)用(yong)電容濾波設計需要考慮參(can)數(shu)：

ESR

ESL

耐壓(ya)值(zhi)

諧(xie)振(zhen)頻(pin)率

那(na)麽如何選取(qu)電源(yuan)濾波電容呢(ne)?

電源(yuan)濾波電容如何選取(qu)，掌握其(qi)精髓與(yu)方(fang)法，其(qi)實也(ye)不(bu)難

1、理論(lun)上理想(xiang)的(de)電容其(qi)阻抗(kang)隨頻(pin)率的(de)增加而減(jian)少(1/jwc)，但(dan)由(you)於(yu)電容兩(liang)端(duan)引(yin)腳(jiao)的(de)電感效(xiao)應(ying)，這時(shi)電容應(ying)該(gai)看成是個LC串連(lian)諧(xie)振(zhen)電路，自諧(xie)振(zhen)頻(pin)率即(ji)器件的FSR參(can)數(shu)，這(zhe)表(biao)示(shi)頻(pin)率大(da)於SFR值(zhi)時(shi)，電容變(bian)成了(le)個電感，如果電容對(dui)地(di)濾波，當(dang)頻(pin)率出(chu)SFR後(hou)，對(dui)幹(gan)擾(rao)的(de)抑制(zhi)就大(da)打折扣，所以需要個較小的電容並聯對(dui)地(di).原因(yin)在(zai)於(yu)小電容，SFR值(zhi)大(da)，對(dui)頻(pin)信(xin)號(hao)提供(gong)了(le)個對(dui)地(di)通路(lu)。

所以在(zai)電源(yuan)濾波電路中(zhong)我們常(chang)常(chang)這(zhe)樣(yang)理(li)解：大電容濾低(di)頻(pin)，小電容濾頻(pin)，根(gen)本的(de)原因(yin)在(zai)於(yu)SFR(自(zi)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率)值(zhi)不(bu)同(tong)，想(xiang)想(xiang)為(wei)什(shen)麽?如果從這個角度(du)想(xiang)，也(ye)就(jiu)可以理解(jie)為什(shen)麽電源(yuan)濾波中(zhong)電容對(dui)地(di)腳(jiao)為(wei)什(shen)麽要(yao)盡(jin)可能靠近地(di)了(le)。

2、那麽在(zai)實際的設計中(zhong)，我們常(chang)常(chang)會(hui)有疑(yi)問，我怎麽知(zhi)道(dao)電容的(de)SFR是多少(shao)?就算我知(zhi)道(dao)SFR值(zhi)，我如何選取(qu)不同(tong)SFR值(zhi)的(de)電容值(zhi)呢(ne)?是選取(qu)個電容還(hai)是兩個電容?

電容的(de)SFR值(zhi)和(he)電容值(zhi)有關，和(he)電容的(de)引(yin)腳(jiao)電感有關，所(suo)以相同(tong)容值(zhi)的(de)0402，0603，或(huo)直插(cha)式(shi)電容的(de)SFR值(zhi)也(ye)不(bu)會相同(tong)，當(dang)然獲(huo)取(qu)SFR值(zhi)的(de)途(tu)徑有兩個：

器件Data sheet，如22pf，0402電容的(de)SFR值(zhi)在(zai)2G左右(you)

通(tong)過(guo)網絡分析儀(yi)直接(jie)量(liang)測(ce)其(qi)自諧(xie)振(zhen)頻(pin)率，想(xiang)想(xiang)如何測量S21?

知(zhi)道(dao)了(le)電容的(de)SFR值(zhi)後(hou)，用(yong)軟件仿真，如RFsim99，選個或(huo)兩個電路在(zai)於(yu)妳(ni)所(suo)供(gong)電電路的工作(zuo)頻(pin)帶(dai)是否有足夠的噪聲(sheng)抑(yi)制(zhi)比。仿真完(wan)後(hou)，那(na)就(jiu)是實際電路試驗(yan)，如調試手機(ji)接(jie)收靈(ling)敏(min)度(du)時(shi)，LNA的(de)電源(yuan)濾波是關鍵(jian)，好(hao)的電源(yuan)濾波往(wang)往(wang)可以改善幾個dB。

電容的(de)本(ben)質(zhi)是通交流，隔直流，理論(lun)上說電源(yuan)濾波用(yong)電容越(yue)大(da)越好(hao)。但(dan)由(you)於(yu)引(yin)線和(he)PCB布(bu)線原因(yin)，實際上電容是電感和(he)電容的(de)並聯電路，(還(hai)有電容本(ben)身的(de)電阻，有時也(ye)不(bu)可忽(hu)略(lve))這就(jiu)引(yin)入了(le)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率的(de)概念(nian)：ω=1/(LC)1/2

在(zai)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率以下電容呈(cheng)容，諧(xie)振(zhen)頻(pin)率以上電容呈(cheng)感.因(yin)而般大(da)電容濾低(di)頻(pin)波(bo)，小電容濾頻(pin)波(bo)。