关于电容滤波的两个要点当心把地上干扰引到器件上

　　滤波电容

 

　　电容是两个彼此靠近又相互绝缘的导体。

 

　　滤波电容是指安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件。由于滤波电路要求储能电容有较大电容量。所以，绝大多数滤波电路使用电解电容。电解电容由于其使用电解质作为电极（负极）而得名。

 

　　作用

 

　　滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。而且对于精密电路而言，往往这个时候会采用并联电容电路的组合方式来提高滤波电容的工作效果。

 

　　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。滤波电容在开关电源中起著非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员十分关心的问题。

 

　　50赫兹工频电路中使用的普通电解电容器，其脉动电压频率仅为100赫兹，充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数，所需的电容量高达数十万微法，因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。而开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率高达数万赫兹，甚至是数十兆赫兹。这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗- 频率”特性。要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。

 

　　普通的低频电解电容器在万赫兹左右便开始呈现感性，无法满足开关电源的使用要求。而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子，正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极，负极铝片的两端也分别引出作为负极。电流从四端电容的一个正端流入，经过电容内部，再从另一个正端流向负载；从负载返回的电流也从电容的一个负端流入，再从另一个负端流向电源负端 ［3］ 。

 

　　分类

 

　　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）：

 

　　（1）低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率和市电一致为50Hz。

 

　　（2）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。

 

　　特点

 

　　温升低

 

　　谐波滤波器回路由电容器串联电抗器组成，在某一谐波阶次形成最低阻抗，用以吸收大量谐波电流，电容器的质量会影响谐波滤波器的稳定吸收效果，电容器的使用寿命跟温度有很大的关系，温度越高寿命越低，滤波全膜电容器具有温升低等特点，可以保证其使用寿命。

 

　　损耗低

 

　　介质损耗角正切值（tgδ）：≤0.0003。

 

　　安全性

 

　　符合GB、IEC标准，内部单体电容器均附装保护装置；当线路或单体电容器发生异常时，该保护装置将会立即动作，自动切断电源，以防二次灾害的发生。附装放电电阻，可确保用电及维护保养之安全。外壳采用钢板冲压而成，内外部涂上耐候性良好之高温烤漆安全性特高。

 

　　便捷性

 

　　体积小且重量轻，搬运安装极为方便

　　电容滤波的两个要点

　　电容在EMC设计中非常重要，也是我们常用的滤波元件！但在我培训的过程中发现，大家对电容的使用并不是很明确！这里我把电容滤波的两个要点介绍一下：

　　1、电容滤波是有频段的，很多人以为电容是越大越好，其实不然，每个电容有一定的滤波频段，大电容滤低频，小电容滤高频，主要是根据电容的谐振频点来决定，电容在谐振频率点处有最佳的滤波效果！在以谐振点为中心的一段频段之内有较好的滤波效果，其他部分滤波效果不佳！电容的谐振点与电容的容值以及ESL（等效串联电感）相关，具体大家可以查一下网上资料，以及会议学校学习串联谐振电路的理论分析就会知道！通常我们建议在电源端口增加UF级别电容来滤波几百KHZ到5MHZ之间的差模干扰，原因就是UF级别电容谐振点在1MHZ左右。另外建议加在高频数字电路上我们建议加1nF贴片电容，原因就是1nf电容的谐振频率在100MHZ之间，不同厂家谐振频点有所不同，这样比较好滤波几十MHZ到200MHZ干扰，有利与EMI问题解决！

　　2、电容选好了，不代表就能滤除干扰！河水泛滥，到达高水位，这时我们往往会增加一条沟渠引流，那么引到的地方必须是一个低水位的，如果引到一个高水位的水库的话，反而会引起水倒灌，抬高水位。电容滤波与治水问题是一样得，电容只是起到一个沟渠得作用，能否滤波还取决与电容接的地上干扰的大小。我们经常发现工程师解决干扰问题加电容没有效果，有很大程度是地上干扰本身很大！反而把地上干扰引到信号或电源上来！大家需要注意，地上干扰在有些情况小并不是最小的！所以我们强调滤波有一个重要的基础，就是所接的地要干扰小，就是通常说的“静地”。

　　所以说，我们采取电容滤波时要达到滤波效果，必须选取合适的电容以及接干扰比较小的地！电容可以根据器件手册与经验，干扰小的地可以在调试时采取仪器方法，有经验工程师在前期原理图以及PCB时要考虑。