原创 电路中的电容滤波问题解析

2009-9-30 21:49 2240 1 1 分类: 模拟

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,就可过滤各种频率的信号。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。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />


     电感滤波属于电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,输出电压较低,一般低于交流电压的有效值;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的)。


      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用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电容的作用是减小输出脉动和低频干扰,0.1uF的电容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,特别是开关电源,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为电容引线所致,电阻R代表电容的有功功率损耗,电容为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<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1mm10nH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:(1) ESR(2) ESL(3) 耐压值;(4) 谐振频率。

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