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电源滤波电容的大小计算

高工
2012-12-20 22:13:25     打赏

       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=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1MM为10nH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:ESR ESL 耐压值 谐振频率




关键词: 电源     滤波     电容     大小     计算     电感     频率     高频    

工程师
2012-12-20 23:06:06     打赏
2楼

我顶,受益良多啊


高工
2012-12-21 09:08:55     打赏
3楼

之前都是根据经验或是参考别人的,有个大致的范围,没有细究过,多谢分享啊


工程师
2012-12-21 09:12:02     打赏
4楼

关于电源滤波电容的选择,网上于博士有一篇很好的文章,讲的****,从原理到PCB布线过孔放置都讲解的很透彻,推荐大家看看


高工
2012-12-29 22:00:13     打赏
5楼
于博士的文章讲的也不错。其实这个电容滤波平时在电路中很少有人会去认真计算的,都凭感觉,我不知道别人是怎么处理的,我反正都是大概,没有仔细计算过,当然懂的大概的道理是前提。

菜鸟
2013-01-03 22:34:20     打赏
6楼

其实在做EMC测试时,有一项瞬时浪涌200V。在电路输入端加0.1uF电容可以解决问题。平时做电源电路主要考虑到电容的谐振频率,计算截止频率,以及电容充放电时间。


专家
2013-01-03 22:53:02     打赏
7楼
其实0.1uF不是万能的,必要时更小的如0.01uF也是必需的
尽信书不如无书,有实际经验的工程师告我的,实际上使用0.01uF的电容才能通过电磁兼容测试

工程师
2013-02-12 08:46:46     打赏
8楼

受教育了!!!!!!!!!!!!!!!!!


菜鸟
2013-02-17 21:34:42     打赏
9楼
于博士的文章在哪里可以看到啊

高工
2013-02-19 17:21:20     打赏
10楼

这个是论坛改版后内容有点错乱,,,,好像不是本贴回复。


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