器件选型--电源电容滤波

hope123

电容模型分析：

ESR是电容的串联等效电阻，ESL是电容的串联等效电感，C是真正的理想电容。
容抗Zc=1/ωC、感抗Zl=ωL
( R& @5 p! u# n6 m0 P2 ]实际电容的复阻抗为Z=ESR+jωL-1/jωC= **ESR+j2πf L-1/j2πf C**
# n7 C$ F! N# ?; _0 t% p——>频率很低的时候是电容起作用，而频率高到一定的时候电感的作用就不可忽视了，再高的时候电感就起主导作用了。电容就失去滤波的作用了。


电容的等效串联电感是电容的制造工艺和材料决定的，实际贴片陶瓷电容的ESL从零点几nH到几个nH，封装越小ESL就越小;
做前级的板级滤波，越平越好，滤波或陷波，越尖越好；
品质因素Q： Q=1/（ωC*ESR），ESR越大，Q就越小，曲线就越平坦，反之ESR越小，Q就越大，曲线就越尖；
) X0 }. u. D1 M8 I; V通常钽电容和铝电解有比较小的ESL，而ESR大，所以钽电容和铝电解具有很宽的有效频率范围，非常适合前级的板级滤波，也就是在DCDC或者LDO的输入级常常用较大容量的钽电容来滤波
靠近芯片的地方放一些10uF和0.1uF的电容来去耦，陶瓷电容有很低的ESR。
5 \$ `7 R0 h# m  e: H2 H
选取经验：
2 d" y; B* u# W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。一般前面那个越大越好，两个电容值相差大概100倍左右。
( ]) J7 p. G2 A0 u7 m8 n大电容是防止浪涌，机理就好比大水库防洪能力更强一样，用来稳定输出；小电容滤高频干扰；
# ]9 Z6 P' M7 b+ D( K7 _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)，
# p& B0 t8 b$ [4 n电容应该看成是一个LC串连谐振电路，容量大的电容寄生电感越大，而且寄生电感与电容呈串联关系，所以会产生串联自谐振，这个频率就就叫电容的自谐振频率（SFR），频率大于SFR值时，电容变成了一个电感，如果电容对地滤波，当频率超出SFR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；
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
电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地
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
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
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；
: i$ G# m! _- Q1 z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
8 V* b0 {: s; E0 c
/ L, s* M/ E/ b  Hpcb制板选取原则
在电路中，如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就可以称为去耦电容；如果用于滤波电路中，那么又可以称为滤波电容
* e& n5 `, p$ Q& |
4 ]* e" Q9 g; r: e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。一般R取1-2kΩ，C取2.2~4.7μF
  y# @3 b3 u- n, L2 N' s" S& G5 L7 d
一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号，0.1uF左右的用来滤除低频的纹波干扰，还可以起到稳压的作用。

一般数字电路去耦0.1uF即可，用于10Mhz以下；20Mhz以上用1到10个uF，去除高频噪声好些，大概按C=1/f** 。旁路一般就比较的小了，一般根据谐振频率一般为0.1或0.01uF。**

滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波频率。如果你PCB上主要工作频率比较低的话，加两个电容就可以了，一个滤除纹波，一个滤除高频信号。如果会出现比较大的瞬时电流，建议再加一个比较大的钽电容。
" U5 C& z  U6 E) G, j
) Q% c" n, b2 R
' H4 d. x6 N" P( A' c0 H) L

wushy

电容的等效串联电感是电容的制造工艺和材料决定的，实际贴片陶瓷电容的ESL从零点几nH到几个nH，封装越小ESL就越小