電流經(jīng)過整流橋以后的是脈動(dòng)直流,波動(dòng)范圍很大。后面一般用大小兩個(gè)電容大電容用來穩(wěn)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(fù)載越重,吸收電流的能力越強(qiáng),這個(gè)大電容的容量就要越大;
(2)小電容,憑經(jīng)驗(yàn),一般104即可。
經(jīng)驗(yàn):
(1)、電容對(duì)地濾波,需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地,對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路。
(2)、電源濾波中電容對(duì)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(gè)電容并聯(lián),一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,以獲得更大的濾波頻段。
案例分析:
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?yàn)闃蚴绞侨?,所以每個(gè)二極管電流只要達(dá)到負(fù)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(yīng)是20V,而二極管承受的最大反壓是這個(gè)電壓的根號(hào)2倍,所以,二極管耐壓應(yīng)大于28.2V。
(2)選取濾波電容:1、電壓大于28.2V;2、求C的大小:公式RC≥(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(yīng)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(shè)計(jì)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(fù)載電阻,單位為Ω。
這只是一般的選用原則,在實(shí)際的應(yīng)用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C≥5T/R。
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(shí)。操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)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(hào),0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波干擾,還可以起到穩(wěn)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(duì)系統(tǒng)造成影響的諧波頻率,可以查一下相關(guān)廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫軟件,根據(jù)具體的需要選擇。至于個(gè)數(shù)就不一定了,看你的具體需要了,多加一兩個(gè)也挺好的,暫時(shí)沒用的可以先不貼,根據(jù)實(shí)際的調(diào)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(gè)電容就可以了,一個(gè)慮除紋波,一個(gè)慮除高頻信號(hào)。如果會(huì)出現(xiàn)比較大的瞬時(shí)電流,建議再加一個(gè)比較大的鉭電容。
其實(shí)濾波應(yīng)該也包含兩個(gè)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。一般數(shù)字電路去耦0.1uF即可,用于10M以下;20M以上用1到10個(gè)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(jù)諧振頻率一般為0.1或0.01uF。
電容的本質(zhì)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(shí)際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路,(還有電容本身的電阻,有時(shí)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(gè)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)
更可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián),一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)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 )。
總結(jié):
(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(yīng),這時(shí)電容應(yīng)該看成是一個(gè)LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數(shù),這表示頻率大于FSR值時(shí),電容變成了一個(gè)電感,如果電容對(duì)地濾波,當(dāng)頻率超出FSR后,對(duì)干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地。因?yàn)樾‰娙荩琒FR值大,對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)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(dāng)然也可以想想為什么?如果從這個(gè)角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對(duì)地腳為什么要盡可能靠近地了。
(2)電容的SFR值和電容值有關(guān),和電容的引腳電感有關(guān),所以相同容值的0402、0603或直插式電容的SFR值也不會(huì)相同。當(dāng)然獲取SFR值的途徑有兩個(gè):1.器件Data sheet; 2.通過網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測其自諧振頻率,知道了電容的SFR值后,用軟件仿真。選一個(gè)或兩個(gè)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(shí)際電路試驗(yàn)。