整流滤波时电容和电感大小型号的选择
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电源滤波电容的选取和选择在整流滤波电路中,滤波电容的选取多是使用公式RC≥(3~5)T/2,且在实际电路设计中,一些人也认为滤波电容越大越好,其实这种想法是片面的,本文将对这一问题进行深入的探讨。
文章首先阐述了研究滤波电容选取的必要性,其次对电路进行了理论上的分析和计算,然后,根据理论计算结果编写程序,模拟电路的工作过程。
最后,通过举例讨论滤波电容对电路中的电流、电压及对其它元件参数的影响,从而为优化电路设计奠定了基础。
关键词:整流;滤波;滤波电容一、引言在大多数电源电路中,整流电路后都要加接滤波电路,以减小整流电压的脉动程度,满足稳压电路的需要。
在许多文献中,对于滤波电容C的选取,多是使用经验公式RC≥(3~5)T/2[1,2],并认为滤波电容C越大越好;在一些滤波电路的维修中,技术人员经常用比原电路容量大的电容来代替已坏掉的电容。
实践证明,在很多情况下这样做是行不通的,电容的选取是否越大越好?电容的选择对前级器件及整体电源的性能有何影响?电容的选取是否有最佳值?本文将对这些问题进行深入的讨论。
如图1所示的简单整流滤波电路,理论上讲,增大电路中的滤波电容C容量的确可以使输出电压的波形变得更为平滑、起伏更小,但在电路接通瞬间,电路中所产生的冲击电流因素却不能被忽略,这是因为,几乎所有的电子元器件都有其可以通过的最大电流值,所以,在选择电子元器件时,必须考虑冲击电流所带来的流过相关元器件瞬间电流的最大值,冲击电流越大,对电子元器件的要求就越高,电路的成本就会提高。
在一些滤波电路的维修中,对滤波电容的替换也存在冲击电流的问题,用大容量的滤波电容代替原来的电容,会使冲击电流增大,在不更换其他元件的前提下,单纯提高滤波电容的容量是危险的,它将使整个电路的实际使用寿命大大缩短,甚至烧毁整个电路。
况且,单纯地提高滤波电容的容量对改善输出电压的作用也是有限的,一味地加大滤波电容的容量,只是徒劳地增加电路的成本。
整流滤波电路中,电容是不是越大越好?展开全文在整流滤波电路中,电容也不是越大越好的交流电经过整流后,只可以得到脉动的直流电,并不是平滑的直流电。
利用电容充放电的特性,可以把脉动的直流电滤波为相对较为平滑的直流电。
在电源电路的设计中,我们需要用到滤波电容。
选择合适的滤波电容才可以设计出纹波更小的电源。
电源有线性电源和开关电源,不同种类的电源需要选择不同的滤波电容。
线性电源的滤波电容线性电源通过工频变压器降压为低压交流电,再经过整流、滤波、稳压得到需要的直流电。
由于线性电源的工作频率较低,只有50Hz或者60Hz。
电源本身的纹波相对较少,滤波电容的作用主要的用于稳定电源的电压,所以,对滤波电容的要求不高,理论上滤波电容容值越大,就可以得到越为平滑的直流电。
当输出的电流瞬间变大时,滤波电容还可以及时补充能量,避免电压被瞬间拉低。
所以在线性电源中,我们可以考虑用较大容值的电容。
开关电源的滤波电容开关电源与线性电容是完全不同的设计方案,开关电源需要先把输入的交流电整流、滤波为高压的直流电,再通过开关电源控制芯片把高压直流电转换为高频、高压的脉动直流电,高频变压器利用电磁感应原理,在次级得到低压的脉动直流电,再经过整流滤波得到需要的低压直流电。
在开关电源电路在有两个滤波位置,高压端的滤波和低压端的滤波。
在高压端的位置,电源的工作频率还是交流电的频率,只有50Hz 或者60Hz,这个位置需要选择高压的滤波电容。
在低压端的滤波位置就不一样的,因为经过了高频的开关变换,工作频率一般都是几十KHz,纹波和噪声相对较多,这时候我们需要考虑电容的阻抗和频率特性,滤波电容容量并不是越大越好。
因为电源的频率提高后,电容值会急剧下降,所以选择滤波电容的时候我们需要考虑电容的ESR(等效串联阻抗)。
需要尽量使用ESR值小的滤波电容。
电容需要在工作频率内有较低的等效阻抗才会有良好的滤波效果。
选择电容时需要考虑开关电源的工作频率,输出电压,输出电流,电容容值大小可以参考前辈们的计算公式:C>0.289/{f×(U/I)× ACv},ACv是纹波系数,单位是%。
滤波电容的选择滤波电容的选择滤波电容的选择经过整流桥以后的是脉动直流,波动范围很大。
后面一般用大小两个电容大电容用来稳定输出,众所周知电容两端电压不能突变,因此可以使输出平滑小电容是用来滤除高频干扰的,使输出电压纯净电容越小,谐振频率越高,可滤除的干扰频率越高容量选择:(1)大电容,负载越重,吸收电流的能力越强,这个大电容的容量就要越大(2)小电容,凭经验,一般104即可2.别人的经验(来自互联网)1、电容对地滤波,需要一个较小的电容并联对地,对高频信号提供了一个对地通路。
2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。
3、理论上说电源滤波用电容越大越好,一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。
4、可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段.具体案例:AC220-9V再经过全桥整流后,需加的滤波电容是多大的?再经78LM05后需加的电容又是多大?前者电容耐压应大于15V,电容容量应大于2000微发以上。
后者电容耐压应大于9V,容量应大于220微发以上。
2.有一电容滤波的单相桥式整流电路,输出电压为24V,电流为500mA,要求:(1)选择整流二极管;(2)选择滤波电容;(3)另:电容滤波是降压还是增压?(1)因为桥式是全波,所以每个二极管电流只要达到负载电流的一半就行了,所以二极管最大电流要大于250mA;电容滤波式桥式整流的输出电压等于输入交流电压有效值的1.2倍,所以你的电路输入的交流电压有效值应是20V,而二极管承受的最大反压是这个电压的根号2倍,所以,二极管耐压应大于28.2V。
(2)选取滤波电容:1、电压大于28.2V;2、求C的大小:公式RC≥(3--5)×0.1秒,本题中R=24V/0.5A=48欧所以可得出C≥(0.00625--0.0104)F,即C的值应大于6250μF。
(3)电容滤波是升高电压。
滤波电容的选用原则在电源设计中,滤波电容的选取原则是:C≥2.5T/R其中:C为滤波电容,单位为UF;T为频率,单位为Hz,R为负载电阻,单位为Ω当然,这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R.3.滤波电容的大小的选取PCB制版电容选择印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用RC吸收电路来吸收放电电流。
整流滤波电容器的选择来源:编者:陈永真发布时间:2012-11-30摘要:本文分析了市电直接整流电路的滤波电容器的选择方式,分析了带有和不带有功率因数校正的整流滤波电路的电容器耐压的选择;分析了根据滤波电容器的工作特点提出电容量的选择依据,还要验证滤波电容器流过的纹波电流是否满足要求。
关键词:电容量纹波电压纹波电流Abstract:Keyword:前言整流电路是电子线路中最常见的电路,从电路的简单性、廉价性角度考虑,选择电容输入式滤波总是最佳的选择,对于市电输入的电子线路如何正确的选择滤波电容器使得既可以满足电路的要求,又可以使成本最低。
1.滤波电容器额定电压的选择滤波电容器在输入电压220V±20%或输入电压85V~265V(110V-20%~220V+20%)时的最高整流输出电压可以达到370V,因此应选择额定电压为400V的电解电容器或选择两只额定电压为200V(也可以使250V)的电解电容器串联使用。
需要注意的是,尽管电解电容器的额定电压有10%左右富裕量,在上述应用场合下,从产品的安全角度考虑是不允许使用额定电压为300V或350V的电解电容器。
对于带有功率因数校正的整流滤波电路,当功率因数校正电路输出电压为380V时可以选择额定电压400V电解电容器,而功率因数校正电路输出电压高于380V时则只能选择额定电压为450V的电解电容器。
2.滤波电容器电容量的选择滤波电容器,为限制整流滤波输出电压纹波,正确选择电容量是非常重要的。
通常滤波电容器的电容量在输入电压220V±20%时按输出功率选择为:不低于每瓦1μf(即:≥1μf/W),输入电压85V~265V(110V-20%~220V+20%)输入时按输出功率选择为:不低于每瓦(3~4)μf(即:≥(3~4)μf/W)。
滤波电容器电容量的取值依据为:在220V±20%交流输入及85V~265V交流输入的最低值时,整流输出电压最低值分别不低于200V和90V,在同一输入电压下的整流滤波输出电压分别约为:240V和115V,电压差分别为:40V和25V。
电源滤波电容的选择与计算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,O.luF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10n H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:ESRESL耐压值谐振频率那么如何选取电源滤波电容呢?电源滤波电容如何选取 ,掌握其精髓与方法 ,其实也不难1)理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少(1/jwc), 但由于电容两端引脚的电感效应 , 这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路,自谐振频率即器件的FSR参数,这表示频率大于FSR值时,电容变成了一个电感,如果电容对地滤波,当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣,所以需要一个较小的电容并联对地•原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通路,所以在电源滤波电路中我们常常这样理解:大电容滤低频,小电容滤高频,根本的原因在于SFR自谐振频率)值不同,想想为什么?如果从这个角度想,也就可以理解为什么电源滤波中电容对地脚为什么要尽可能靠近地了 .2)那么在实际的设计中,我们常常会有疑问,我怎么知道电容的 SFR是多少?就算我知道SFR 值,我如何选取不同 SFR值的电容值呢?是选取一个电容还是两个电容?电容的SFR值和电容值有关,和电容的引脚电感有关所以相同容值的 0402,0603,或直插式电容的SFR值也不会相同,当然获取SFR值的途径有两个:1)器件Datasheet,如22pf0402电容的SFR值在2G左右,2)通过网络分析仪直接量测其自谐振频率,想想如何测量 S21?知道了电容的SFR值后,用软件仿真,如 RFsim99,选一个或两个电路在于你所供电电路的工作频带是否有足够的噪声抑制比 .仿真完后,那就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度时丄NA的电源滤波是关键,好的电源滤波往往可以改善几个dB.电容的本质是通交流,隔直流,理论上说电源滤波用电容越大越好•但由于引线和PCB布线原因,实际上电容是电感和电容的并联电路,(还有电容本身的电阻,有时也不可忽略)这就引入了谐振频率的概念:3 =1/(LC)1/2在谐振频率以下电容呈容性,谐振频率以上电容呈感性 .因而一般大电容滤低频波,小电容滤至于到底用多大的电容,这是一个参考电容谐振频率不过仅仅是参考而已,老工程师说主要靠经验更可靠的做法是将一大一小两个电容并联, 一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段文章来源:我看了这篇文章,也做个粗略的总结吧:1•电容对地滤波,需要一个较小的电容并联对地,对高频信号提供了一个对地通路。
给整流电路配个滤波电容有什么要求,配多大容量才算标准呢?变压器次级输出的交流电压经桥式整流变为脉动直流后,一般还需要添加滤波电容来滤除其中的交流成分,这样才能得到较稳定的直流电压。
至于整流后选用多大的滤波电容,一般视负载电流而定。
下面我们就介绍一下滤波电容容量及其耐压值的选取方法。
▲ 桥式整流滤波电路。
上图是一个简单的桥式整流滤波电路,电容C1为低频滤波电容,C2为高频滤波电容,RL为负载。
变压器次级的交流电压经桥式整流后输出的直流电压是脉动直流,里面含有大量的纹波成分,这里接一个滤波电容C1可以将这些交流纹波滤除。
在一定范围内,C1容量越大,滤波效果越好,但是C1达到一定容量之后,再增大其容量对提高滤波效果已没什么明显的作用,此时若想进一步减小纹波成分,只有采用稳压电路了。
▲ 2200μF的铝电解电容。
滤波电容容量的选取一般滤波电容C1可以根据负载电流的大小来选取。
若负载电流在百十mA,C1可选用330~470μF的电解电容;负载电流在0.4~1A,C1可选用1000μF的电解电容;若负载电流在1~2A选用2200~3300μF的电解电容;若负载电流在3A左右,选用4700μF左右的电解电容即可。
滤波电容耐压值的选取整流电路中滤波电容耐压值一般只要大于电容两端最高电压的1.2~1.5倍即可。
当然,滤波电容耐压值选的更高亦可以,只是对于这些大容量的电解电容,在容量不变时,耐压值越高,体积也就越大,并且价格也较高。
电容C2的作用由于大容量的铝电解电容的卷层电感较大,高频滤波效果较差,为了减小输出电压中的高频纹波,一般在C1两端并联一个0.1~0.47μF的无极性电容来滤除高频纹波。
这个小电容一般选用瓷片电容或独石电容即可。
顺便说一下,滤波电容容量的选取还要视负载的种类而定。
譬如,负载是一个灯泡或用来给蓄电池充电,此时负载对纹波要求并不是很高,滤波电容容量即使小一些亦可以。
整流滤波电容的选用方法1. 简介整流滤波电容是电力电子设备中常用的元件之一,用于滤除整流电路输出中的脉动电压,提供平稳的直流电压输出。
本文将介绍整流滤波电容的选用方法,包括选定电容容值和额定电压等方面的考虑。
2. 选用电容容值整流滤波电容的容值决定了滤波效果的好坏。
一般来说,容值越大,滤波效果越好,输出电压的脉动越小。
选用电容容值的方法如下:2.1 计算平均负载电流首先,需要计算整流电路的平均负载电流。
根据具体的电路设计,可以通过测量或者计算得到平均负载电流的数值。
2.2 选择电容容值根据平均负载电流和滤波要求,选择合适的电容容值。
一般来说,电容容值的选择应满足以下条件: - 容值足够大,以确保电容能够提供足够的电荷储存,减小输出电压的脉动。
- 容值不宜过大,过大的电容容值会增加成本和体积。
根据经验公式,可以使用以下公式计算电容容值的估计值:C = (I * ΔV) / (f * ΔVp)其中,C为电容容值(单位:法拉),I为平均负载电流(单位:安培),ΔV为输出电压的脉动范围(单位:伏特),f为电路的工作频率(单位:赫兹),ΔVp为允许的输出电压脉动幅值(单位:伏特)。
需要注意的是,以上公式只是一个估计值,实际选用电容时还需要考虑电容的可获得性和价格等因素。
3. 选用额定电压整流滤波电容的额定电压决定了电容能够承受的最大电压。
选用额定电压时需要考虑以下因素:3.1 峰值电压首先,需要确定整流电路输出的峰值电压。
根据电路设计和工作条件,可以计算得到峰值电压的数值。
3.2 选择额定电压根据峰值电压,选择合适的电容额定电压。
一般来说,电容的额定电压应大于等于峰值电压,以确保电容能够正常工作并具有足够的安全裕度。
需要注意的是,额定电压的选择应尽量接近峰值电压,但也不宜过高,以避免不必要的成本和体积增加。
4. 其他考虑因素除了电容容值和额定电压外,还有一些其他的考虑因素,包括: - 电容的尺寸和重量:根据实际应用需求,选择适合的尺寸和重量。
如何选择滤波电容的大小?
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。
对半波整流电路来说,接入了滤波电容器后,空载时输出直流电压 U L 与交流电压 U2 近似相等(U L ≈U2 );对全波整流电路,接上滤波电容器后,空载时 U L 可以上升到等于 U2 的倍左右(U L ≈ )。
由此可见,电容滤波电路不仅使输出电压变得平滑,还提高了输出电压。
电容器检测方法与经验1固定电容器的检测A检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性的检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象。
测量时,可选用万用表R×10k挡,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大。
若测出阻值(指针向右摆动)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿。
B检测10PF~001μF固定电容器是否有充电现象,进而判断其好坏。
万用表选用R×1k挡。
两只三极管的β值均为100以上,且穿透电流要小。
可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。
万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。
由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观察。
应注意的是:在测试操作时,特别是在测较小容量的电容时,要反复调换被测电容引脚接触A、B两点,才能明显地看到万用表指针的摆动。
C对于001μF以上的固定电容,可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。
2电解电容器的检测A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用合适的量程。
根据经验,一般情况下,1~47μF间的电容,可用R×1k挡测量,大于47μF的电容可用R×100挡测量。
B将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置。
此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻。
这是网上查到资料,可供电子爱好者参考~整流滤波时电容和电感大小型号的选择纸介电容用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。
它的特点是体积较小,容量可以做得较大。
但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适。
云母电容用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。
它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。
陶瓷电容用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。
它的特点是体积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。
铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。
薄膜电容结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。
涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。
金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。
它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频电路中。
油浸纸介电容它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。
它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大。
铝电解电容它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。
还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。
它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。
使用的时候,正负极不要接反。
钽、铌电解电容它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。
它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。
用在要求较高的设备中。
半可变电容也叫做微调电容。
它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。
调节的时候改变两片之间的距离或者面积。
它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。
可变电容它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变。
把两组可变电容装在一起同轴转动,叫做双连。
可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。
空气介质可变电容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中。
聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中。
NPO(COG):电气性能最稳定,基本上不随温度、电压与时间的改变面改变,适用于对稳定性要求高的高频电路;X7R(2X1):电气性能较稳定,在温度、电压与时间改变时性能的变化并不显著,适用于隔直、偶合、旁路与对容量稳定性要求不太高的鉴频电路,由于X7R是一种强电介质,因面能造出容量比NPO介质更大的电容器;Y5V(2F4)(Z5U):具有较低高的介电常数,常用于生产比容较大的、标称容量较高的大容量电容器产品,但其容量稳定性较X7R差,容量、损耗对温度,电压等测试条件较敏感。
1.14.1、退藕电容的一般配置原则1. 电源输入端跨接10 ~100uf的电解电容器。
如有可能,接100uf以上的更好。
2. 原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pf的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片布置一个1~ 10pf的但电容。
3. 对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如ram、rom存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接入退藕电容。
4、电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。
此外,还应注意以下两点:a、在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用附图所示的rc 电路来吸收放电电流。
一般r 取1 ~ 2k,c取2.2 ~ 47uf。
b、cmos的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。
由于大部分能量的交换也是主要集中于器件的电源和地引脚,而这些引脚又是独立的直接和地电平面相连接的。
这样,电压的波动实际上主要是由于电流的不合理分布引起。
但电流的分布不合理主要是由于大量的过孔和隔离带造成的。
这种情况下的电压波动将主要传输和影响到器件的电源和地线引脚上。
为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲,应该为集成电路芯片添加去耦电容。
这可以有效去除电源上的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射。
当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时,其平滑毛刺的效果最好。
这就是为什么有一些器件插座上带有去耦电容,而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小。
去耦电容配置的一般原则如下:●电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。
●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。
如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。
●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。
●去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。
●在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须RC 电路来吸收放电电流。
一般R 取1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
●CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。
●设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容,中频与低频去耦电容可根据器件与PCB 功耗决定,可分别选47-1000uF和470-3300uF;高频电容计算为: C=P/V*V*F。
●每个集成电路一个去耦电容。
每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
●用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。
使用管状电时,外壳要接地。
1.14.2、配置电容的经验值好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。
陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。
设计印刷线路板时,每个集成电路的电源,地之间都要加一个去耦电容。
去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
数字电路中典型的去耦电容为0.1uf的去耦电容有5nH分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
1uf,10uf电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频率噪声的效果要好一些。
在电源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf的去高频电容往往是有利的,即使是用电池供电的系统也需要这种电容。
每10片左右的集成电路要加一片充放电电容,或称为蓄放电容,电容大小可选10uf。
最好不用电解电容,电解电容是两层溥膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。
去耦电容值的选取并不严格,可按C=1/f计算;即10MHz取0.1uf。
由于不论使用怎样的电源分配方案,整个系统会产生足够导致问题发生的噪声,额外的过滤措施是必需的。
这一任务由旁路电容完成。
一般来说,一个1uf-10uf 的电容将被放在系统的电源接入端,板上每个设备的电源脚与地线脚之间应放置一个0.01uf-0.1uf 的电容。
旁路电容就是过滤器。
放在电源接入端的大电容(约10uf)用来过滤板子产生的低频(比如60hz 线路频率)。
板上工作中的设备产生的噪声会产生从100mhz 到更高频率间的合共振(harmonics)。
每个芯片间都要放置旁路电容,这些电容比较小,大约0.1u 左右。
电容器是电路中最基本的元件之一,利用电容滤除电路上的高频骚扰和对电源解耦是所有电路设计人员都熟悉的。
但是,随着电磁干扰问题的日益突出,特别是干扰频率的日益提高,由于不了解电容的基本特性而达不到预期滤波效果的事情时有发生。
本文介绍一些容易被忽略的影响电容滤波性能的参数及使用电容器抑制电磁骚扰时需要注意的事项。
1电容引线的作用在用电容抑制电磁骚扰时,最容易忽视的问题就是电容引线对滤波效果的影响。
电容器的容抗与频率成反比,正是利用这一特性,将电容并联在信号线与地线之间起到对高频噪声的旁路作用。
然而,在实际工程中,很多人发现这种方法并不能起到预期滤除噪声的效果,面对顽固的电磁噪声束手无策。
出现这种情况的一个原因是忽略了电容引线对旁路效果的影响。
实际电容器的电路模型如图1所示,它是由等效电感(ESL)、电容和等效电阻(ESR)构成的串联网络。
理想电容的阻抗是随着频率的升高降低,而实际电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性,在频率较低的时候,呈现电容特性,即阻抗随频率的增加而降低,在某一点发生谐振,在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。
在谐振点以上,由于ESL的作用,电容阻抗随着频率的升高而增加,这是电容呈现电感的阻抗特性。
在谐振点以上,由于电容的阻抗增加,因此对高频噪声的旁路作用减弱,甚至消失。
电容的谐振频率由ESL和C共同决定,电容值或电感值越大,则谐振频率越低,也就是电容的高频滤波效果越差。
ESL除了与电容器的种类有关外,电容的引线长度是一个十分重要的参数,引线越长,则电感越大,电容的谐振频率越低。
因此在实际工程中,要使电容器的引线尽量短,电容器的正确安装方法和不正确安装方法如图2所示。
图2 滤波电容的正确安装方法与错误安装方法根据LC电路串联谐振的原理,谐振点不仅与电感有关,还与电容值有关,电容越大,谐振点越低。
许多人认为电容器的容值越大,滤波效果越好,这是一种误解。
电容越大对低频干扰的旁路效果虽然好,但是由于电容在较低的频率发生了谐振,阻抗开始随频率的升高而增加,因此对高频噪声的旁路效果变差。
表1是不同容量瓷片电容器的自谐振频率,电容的引线长度是1.6mm(你使用的电容的引线有这么短吗?)。
电容值自谐振频率(MHz)电容值自谐振频率(MHz)1m F1.7820 pF38.50.1m F4680 pF42.50.01m F12.6560 pF453300pF19.3470 pF491800 pF25.5390 pF541100pF33330 pF60尽管从滤除高频噪声的角度看,电容的谐振是不希望的,但是电容的谐振并不是总是有害的。
当要滤除的噪声频率确定时,可以通过调整电容的容量,使谐振点刚好落在骚扰频率上。
2.温度的影响由于电容器中的介质参数受到温度变化的影响,因此电容器的电容值也随着温度变化。
不同的介质随着温度变化的规律不同,有些电容器的容量当温度升高时会减小70%以上,常用的滤波电容为瓷介质电容,瓷介质电容器有超稳定型:COG或NPO,稳定型:X7R,和通用型:Y5V或Z5U三种。