如何選擇合適的濾波電容
發布時間:2012-11-30 責任編輯:simonyang
電(dian)流(liu)經(jing)過(guo)整(zheng)流(liu)橋(qiao)以(yi)後(hou)的(de)是(shi)脈(mai)動(dong)直(zhi)流(liu),波(bo)動(dong)範(fan)圍(wei)很(hen)大(da)。後(hou)麵(mian)一(yi)般(ban)用(yong)大(da)小(xiao)兩(liang)個(ge)電(dian)容(rong)大(da)電(dian)容(rong)用(yong)來(lai)穩(wen)定(ding)輸(shu)出(chu),眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)電(dian)壓(ya)不(bu)能(neng)突(tu)變(bian),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)使(shi)輸(shu)出(chu)平(ping)滑(hua)小(xiao)電(dian)容(rong)是(shi)用(yong)來(lai)濾(lv)除(chu)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)的(de),使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)純(chun)淨(jing)。
電容越小,諧振頻率越高,可濾除的幹擾頻率越高
容量選擇:
(1)大電容,負載越重,吸收電流的能力越強,這個大電容的容量就要越大;
(2)小電容,憑經驗,一般104即可。
經驗:
(1)、電容對地濾波,需要一個較小的電容並聯對地,對高頻信號提供了一個對地通路。
(2)、電源濾波中電容對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,小電容濾高頻波。
(4)、可靠的做法是將一大一小兩個電容並聯,一般要求相差兩個數量級以上,以獲得更大的濾波頻段。
案例分析:
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)因為橋式是全波,所以每個二極管電流隻要達到負載電流的一半就行了,所以二極管最大電流要大於250mA;電容濾波式橋式整流的輸出電壓等於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是20V,而二極管承受的最大反壓是這個電壓的根號2倍,所以,二極管耐壓應大於28.2V。
(2)選取濾波電容:1、電壓大於28.2V;2、求C的大小:公式RC≥(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的值應大於6250μF。
(3)電容濾波是升高電壓。
濾波電容的選用原則:
在電源設計中,濾波電容的選取原則是:: C≥2.5T/R
其中::C為濾波電容,單位為UF;T為頻率,,單位為Hz;R為負載電阻,單位為Ω。
這隻是一般的選用原則,在實際的應用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C≥5T/R。
濾波電容的大小的選取 :
PCB製版電容選擇
印製板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時。操作它們時均會產生較大火花放電,必須采用RC吸收電路來吸收放電電流。一般R取1~2kΩ,C取2.2~4.7μF
一般的10PF左右的電容用來濾除高頻的幹擾信號,0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波幹擾,還可以起到穩壓的作用。
濾波電容具體選擇什麼容值要取決於你PCB上shang主zhu要yao的de工gong作zuo頻pin率lv和he可ke能neng對dui係xi統tong造zao成cheng影ying響xiang的de諧xie波bo頻pin率lv,可ke以yi查zha一yi下xia相xiang關guan廠chang商shang的de電dian容rong資zi料liao或huo者zhe參can考kao廠chang商shang提ti供gong的de資zi料liao庫ku軟ruan件jian,根gen據ju具ju體ti的de需xu要yao選xuan擇ze。至zhi於yu個ge數shu就jiu不bu一yi定ding了le,看kan你ni的de具ju體ti需xu要yao了le,多duo加jia一yi兩liang個ge也ye挺ting好hao的de,暫zan時shi沒mei用yong的de可ke以yi先xian不bu貼tie,根gen據ju實shi際ji的de調tiao試shi情qing況kuang再zai選xuan擇ze容rong值zhi。如ru果guo你niPCB上(shang)主(zhu)要(yao)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)比(bi)較(jiao)低(di)的(de)話(hua),加(jia)兩(liang)個(ge)電(dian)容(rong)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le),一(yi)個(ge)慮(lv)除(chu)紋(wen)波(bo),一(yi)個(ge)慮(lv)除(chu)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)。如(ru)果(guo)會(hui)出(chu)現(xian)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)瞬(shun)時(shi)電(dian)流(liu),建(jian)議(yi)再(zai)加(jia)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)鉭(tan)電(dian)容(rong)。
其實濾波應該也包含兩個方麵,也就是各位所說的大容值和小容值的,就是去耦和旁路。一般數字電路去耦0.1uF即可,用於10M以下;20M以上用1到10個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,一般根據諧振頻率一般為0.1或0.01uF。
電容的本質是通交流,隔直流,理論上說電源濾波用電容越大越好。但由於引線和PCB布線原因,實際上電容是電感和電容的並聯電路,(還有電容本身的電阻,有時也不可忽略)這就引入了諧振頻率的概念:ω=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。這也能解釋為什麼同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。至於到底用多大的電容,這是一個參考:
電容諧振頻率
電容值 DIP (MHz) STM (MHz)
1.0μF 2.5 5
0.1μF 8 16
0.01μF 25 50
1000pF 80 160
100 pF 250 500
10 pF 800 1.6(GHz)
更(geng)可(ke)靠(kao)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)將(jiang)一(yi)大(da)一(yi)小(xiao)兩(liang)個(ge)電(dian)容(rong)並(bing)聯(lian),一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)相(xiang)差(cha)兩(liang)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)以(yi)上(shang),以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)大(da)的(de)濾(lv)波(bo)頻(pin)段(duan)。一(yi)般(ban)來(lai)講(jiang),大(da)電(dian)容(rong)濾(lv)除(chu)低(di)頻(pin)波(bo),小(xiao)電(dian)容(rong)濾(lv)除(chu)高(gao)頻(pin)波(bo)。電(dian)容(rong)值(zhi)和(he)你(ni)要(yao)濾(lv)除(chu)頻(pin)率(lv)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)反(fan)比(bi)。
具體電容的選擇可以用公式 C=4Pi*Pi /(R * f * f )。
總結:
(1)理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由於電容兩端引腳的電感效應,這時電容應該看成是一個LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數,這表示頻率大於FSR值時,電容變成了一個電感,如果電容對地濾波,當頻率超出FSR後,對幹擾的抑製就大打折扣,所以需要一個較小的電容並聯對地。因為小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通路,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,根本的原因在於SFR(自諧振頻率)值不同,當然也可以想想為什麼?如果從這個角度想,也就可以理解為什麼電源濾波中電容對地腳為什麼要盡可能靠近地了。
(2)電容的SFR值和電容值有關,和電容的引腳電感有關,所以相同容值的0402、0603或直插式電容的SFR值也不會相同。當然獲取SFR值的途徑有兩個:1.器件Data sheet; 2.通過網絡分析儀直接量測其自諧振頻率,知道了電容的SFR值後,用軟件仿真。選一個或兩個電路在於你所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑製比。仿真完後,那就是實際電路試驗。
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