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在电子电路中，常常会用到滤波电路，尤其是电源芯片，有的是电容滤波，有的是电感滤波，电容和电感滤波的作用看起来差不多，那么它们之间有什么区别呢？在实际应用中又如何选择呢？

1.电容滤波

电容的基本特性是隔断直流电，通过交流电，也就是“隔直通交”。这是因为电容的容抗与交流电的频率呈反比关系，即Xc = 1 /（2πfC），也就是频率越高，容抗越低，频率越低，容抗越高。

所以可以理解为电容在直流电和极低频的交流电时呈高阻状态，无法通过。而在高频交流电时会呈短路效应，很容易通过。

电容滤波也是利用了这个基本特性，比如电源中滤波电容的目的是滤除纹波，而纹波的频率非常低，在频率f很小的情况下，要想获得低容抗Xc，就需使用大容量的电容，所以滤波电容通常为uf级，比如10uF,100uF的有极性的电解电容。

滤波电容1

滤波电容除了利用电容对频率的阻抗特性外，还可以利用电容的储能特性，也就是电容的充电放电特性来滤除纹波，达到稳压的作用。

比如在整流电路中的，如果是半波整流，则交流电经整流后变为周期性的单向脉动直流电，这个纹波的波动太大，负载是无法使用的。

滤波电容2

此时加入滤波电容后，当整流输出的电压高于电容C1电压时，电流对电容充电，同时向负载供电。由于电容的充电时间与充电回路的电阻R充和电容C1的乘积R充C1成正比，此时充电回路的电阻R充=Ro//RL，虽然RL很大，但是由于半波整流的电阻Ro很小≈0，所以R充=Ro//RL≈0，R充C≈0，也就是充电时间很小，电容会快速完成充电，电容两端电压达到最大值；

‌‌当整流输出电压低于电容电压时，电容向负载放电，填补电压低谷，减少纹波幅度。R放C=RL*C1,由于RL通常很大，而电容器的容量C1越大，储能能力越强，放电时间越长，输出电压也就越平滑。

所以滤波电容滤除的是低频的纹波扰动。

2.电感滤波

电感的基本特性与电容刚好相反，电感是“通直流、阻交流”，这是因为电感的感抗XL与频率f和电感L成正比，即XL=2πfL，也就是当信号的频率越高，电感值越大时，它的感抗越大，它的阻碍作用越强。

电感的原理是楞次定律，当流过电感线圈中的电流发生变化时，线圈中产生的感应电动势要阻碍电流的变化，感应电流的磁通量总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

所以可以理解为电感在高频交流电的瞬时呈高阻状态，阻碍通过。而在直流电时相当于一根导线，会呈短路效应，很容易通过。注意这里的高阻状态只是阻碍，不是阻止，它只能延缓信号的通过，让信号缓和的通过，而不是阻止信号通过。

我们以桥式整流电路为例，看下电感的滤波过程。

电感滤波

上图中左侧的变压器T1输出交流电U2，U2经过桥式整流电路（D1-D4）后变为直流电，但是这个直流电并不稳定，它是脉动的。虽然这个整流电路是全波整流，相对于半波整流，它的脉动幅度没那么大，也就是纹波的波动相对小一些，但是仍然会影响负载的使用。

所以这个脉动直流电首先需要经过电感L，这个L1就是滤波电感。

电感L1滤波后的波形

这个电感会使得电压的上升和下降过程变慢，会滤掉电压波形中过高和过低的部分，让电压波形中的上升曲线和下降曲线都变得平滑，达到滤波稳压的作用，最后得到1个纹波很小的直流电。

3.电容滤波与电感滤波的区别

3.1连接方式

首先，电容与电感滤波在电路中的连接方式是不同的，电容与负载是并联，而电感是串联。

电容并联与电感串联

主要原因就是电容的隔直通交，与电感的通直阻交特性是相反的，而滤波后负载端需要的是一个稳定的直流，所以就导致了电容是并联，流过电容的是需要滤除的交流电，而电感是串联，流过电感的是需要使用的直流电。

3.2.负载功率

负载的大小主要是针对负载的额定功率而言，功率较小的产品一般都是采用电容滤波，比如直流稳压电源通常采用电容滤波，但是这个负载大小是相对的，也不是绝对的，所以有的直流稳压电源也会采用电感滤波。

还有1个就是成本原因，由于电感器是铜线绕制的，相对电容器来说，它的成本更高，所以在两者都可以使用的情况下，也就是使用两者的滤波效果差不多时，通常使用电容器多一些。

我们以1个常见的电容滤波电路为例，看看如何选择滤波电路。

电容滤波

如上图所示，当RL的功率较小时，电容通过充放电可以使输出的电压更平滑。负载功率PL=UI=U2/R，在U不变的情况下，RL越小，功率越大，当然电流也越大。

功率越大，就要求滤波电容的容量越大，而容量越大，滤波电容的体积也会越大，所以大功率的负载对滤波电容的容量和体积有了更高的要求。

此外，功率越大，电流I越大，流过整流二极管D1的电流也会越大，D1一般是用肖特基二极管或者快恢复二极管，它的特点是开关速度很快，但是能承受的功率和电流是有限的，大电流很容易把二极管D1损坏掉。

此时可以不使用电容，而是在电路中串联1个电感L1。电感对电流有阻碍作用，也就是流过电感中的电流不能突变，所以加入电感后，回路中的电流会缓慢上升，滤掉峰值电流，这样就减小了电流对整个回路的冲击，也就减小了对二极管D1的冲击。

电感滤波

电感滤波电路结构简单，对高频谐波衰减效果好，但是对低频的衰减能力有限，需要很大的电感才能达到理想的效果。

更好的方式是采用LC滤波，也就是串联电感后再并联1个电容。

LC滤波

LC滤波电路中的电感减小了电流对二极管D1的冲击。而且输出电流和电压平缓后，电容C1的值也可以减小，不需要选用容量和体积很大的电容，虽然LC滤波增加了1个电容，成本更高一些，但是这种波电路能更有效的滤除不同频率的谐波，效果更好。

但是这里有个问题需要注意，就是流过电感中的电流虽然不能突变，但是电感输入端的电压是会瞬间升高的，如果这个电压很大，会容易造D1的反向击穿，所以更安全的方法是在电感的输入端再加1个电容C2，形成Π型滤波，这样C2就可以起到稳压的作用，防止二极管D1的反向击穿。

Π型滤波

派型滤波采用双电容的结构，对低频干扰的抑制效果要优于LC滤波，在负载变化时能维持较稳定的输出电压。但是高频的滤除能力会弱于LC滤波，所以适用于低频场景。

4.小结

电容滤波体积小，成本低，适合小功率负载；电感滤波体积大，成本高，适合大功率负载，电感滤波可以防止回路电流过大，但也会产生脉冲高电压。

根据实际情况也可以选择LC或Π型滤波，LC可以提供比纯电感或电容滤波器更灵活的频率响应，适合高频噪声抑制的大电流场景。Π型虽然可以提供更宽的频率响应范围和更好的带外抑制能力，但是需要更高的元件精度，在高频应用中的实现和维护较为困难。