滤波电容的使用心得

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。 简单的电感电路在低阻抗电路中使用时效果很好，衰减超过40dB，但在高阻抗电路中可能一点效果没有。 单个电容器的电路在高阻抗电路中效果很好，但在低阻抗电路中效果很差。 多元件构成的滤波器会有很好的效果，但前提是必须构造正确，应使电容器面对高阻抗，电感器面对低阻抗。 由于电容器引线具有寄生电感，电阻，实际电容器模型是电容，电感（等效串联电感ESL），电阻（等效串联电阻ESR）串联的结构，具有自谐振频率，电容器应该工作在其自谐振频率之下才能发挥作用。

高频旁路电容的原理

在电子仪器中，从某一装置输出的交变电流经常有高频成分与低频成分。这时，高频旁路电容器就能起到滤过高频（让高频通过高频旁路电容器所在支路）保留低频（低频输出）的作用，起这种作用的电容器，就叫高频旁路电容器。 通高频，阻低频的电容器对高频成分的容抗小，对低频成分的容抗大，高频成分就通过电容器，而使得低频成分输送到下一级。做这种用途的电容器叫作高频旁路电容器，高频旁路电容器的电容一般比较小。 理解电感或电容首先需要看它的计算公式中的单位，是欧姆。也就是说对于它们所能起作用的电路而言，其作用可以看成电阻。如图1，以前级输出输出各种电成分（包含低频与高频）为开始，以后级输入为结束（仅含低频）。我们知道，电容的容抗与频率有关，频率越高，容抗越低，相当于小电阻。所以对于高频电流而言，图1中的电容器的容抗十分小，也就是相当于一条电阻十分小的支路，于是高频电流就在此处被短路了，而不能到达后级输入。相反，对于低频电流，图1中的电容容抗大，故不会被短路，同时能到达后级输出。 高频旁路电容器频率特性 所有的电容器的引线和电极都含有电感，差别仅在引线和电极的形状不同，决定了电感的大小。图2中示出了电容器的等效电路和它的频率特性。图中表示两只电容量相同的电容器（电容器1和电容器2），由于它们所含的电感量不同，因而呈现了两种不同的频率特性。在电容器1中含有较大的电感量，当频率升到f1时，容抗和感抗相等呈串联谐振状态。频率继续升高时呈电感性，也就是说此时该电容器已经变成一只电感器了。图中另一条曲线表示含有较小电感量的电容器2的频率特性，它可以应用在较高频率的场合。限制电容器上限频率的参；数是电容器的介质损耗角lgδ。lgδ的大小决定于电容器介质的材料。lgδ大的电容器当频率升高时，电容器会严重发热甚致损坏。作为阳极隔直流用的电容器，要选用耐压高介质损耗小的陶瓷或云母介质的电容器。对于作高频旁路的电容器，要注意电容器中含有电感的大小和工作频率的关系。一旦电容器成了电感器，它就不再有旁路高频的作用了。