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標題: 終端應用中濾波電容的選擇研究 [打印本頁]

作者: 電子黑 時間: 2016-6-27 19:44
標題: 終端應用中濾波電容的選擇研究

經過整流橋以后的是脈動直流，波動范圍很大。后面一般用大小兩個電容，大電容用來穩定輸出，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
1、電容對地濾波，需要一個較小的電容并聯對地，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并聯,一般要求相差兩個數量級以上,以獲得更大的濾波頻段.

具體案例: AC220-9V再經過全橋整流后，需加的濾波電容是多大的？再經78LM05后需加的電容又是多大？
前者電容耐壓應大于15V，電容容量應大于2000微發以上。后者電容耐壓應大于9V，容量應大于220微發以上。
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）因為橋式是全波，所以每個二極管電流只要達到負載電流的一半就行了，所以二極管最大電流要大于250mA；電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的值應大于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
當然,這只是一般的選用原則,在實際的應用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C≥5T/R.

3.濾波電容的大小的選取
                                      PCB制版電容選擇
印制板中有接觸器、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干擾信號,0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波干擾,還
可以起到穩壓的作用。  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
能對系統造成影響的諧波頻率，可以查一下相關廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫
軟件，根據具體的需要選擇。至于個數就不一定了，看你的具體需要了，多加一兩個也挺好
的，暫時沒用的可以先不貼，根據實際的調試情況再選擇容值。如果你PCB上主要工作頻率
比較低的話，加兩個電容就可以了，一個慮除紋波，一個慮除高頻信號。如果會出現比較大
的瞬時電流，建議再加一個比較大的鉭電容。
   其實濾波應該也包含兩個方面，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，實用點的，一般數字電路去耦0.1uF即可，用于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
   說到電容，各種各樣的叫法就會讓人頭暈目眩，旁路電容，去耦電容，濾波電容等等，其
實無論如何稱呼，它的原理都是一樣的，即利用對交流信號呈現低阻抗的特性，這一點可
以通過電容的等效阻抗公式看出來：Xcap=1/2лfC，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，減少交流信號對電源的影響，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，對于直流電
壓，電容器還可作為電路儲能，利用沖放電起到電池的作用。而實際情況中，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，我們統一把這些應
用于高速PCB設計中的電容都稱為旁路電容.
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。
但由于引線和PCB布線原因，實際上電容是電感和電容的并聯電路，
（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)
不過僅僅是參考而已，用老工程師的話說——主要靠經驗。
更可靠的做法是將一大一小兩個電容并聯，
一般要求相差兩個數量級以上，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，其實也不難。
1）理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由于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,這表示頻率大于
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后,對干擾的抑制就大打
折扣,所以需要一個較小的電容并聯對地,可以想想為什么?
原因在于小電容,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,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同,當然也
可以想想為什么?如果從這個角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對地腳為什么要
盡可能靠近地了.
2)那么在實際的設計中,我們常常會有疑問,我怎么知道電容的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?是選取一個電容還是兩個電容?
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,如22pf0402電容的
SFR值在2G左右, 2)通過網絡分析儀直接量測其自諧振頻率,想想如何量測?S21?
知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個或兩個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,那就是實際電路試驗,如調試手機接收靈敏度時,
LNA的電源濾波是關鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個dB.

作者: 別哈皮 時間: 2016-8-12 13:19
這句話感覺有問題呢，“一般數字電路去耦0.1uF即可，用于10M以下；20M以上用1到
10個uF，去除高頻噪聲好些，”濾除的頻率越高，應該選用的電容越小才對啊

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