[分享]电容的选型技巧和趋势

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0楼发表于: 2012-08-14 21:31:07

电源滤波电容的选择

电容的阻抗与频率成反比，所以电容可以阻挡低频通过。电感正相反——所以二者适当组合,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。

由于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（下图），电感L为电容引线所至，电阻R代表电容的有功功率损耗。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 10nH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ESR、ESL、耐压值和谐振频率。

电机驱动滤波电容的选择

电路中滤波电容的选型需要考虑几个方面：电容耐压、工作温度、容量等。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。为了获得更大的滤波频段，可以将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上。在电源设计中,滤波电容的选取原则是C≥2.5T/R，在实际的应用中一般都选取C≥5T/R。

以电机驱动应用中的滤波电容为例，输入滤波电容容量的选择和驱动器的驱动电压、最大功率有直接关系，需要作一些计算得到如果此电容容量过少，驱动器表现为驱动力不足；而容量过大，则增加制造成本。工程应用中，有这样的一个经验法则：滤波电容容量数值等于驱动功率数值。但需要注意，这只是针对单相220V交流电全波整流的驱动应用。

首先，从电容、电阻的RC时间常数τ说起：τ越大，则R两端的电压越平稳，对于脉动电源，则其纹波电压越少。在工程上，当RC时间常数满足以下条件时，可以满足纹波要求。T为脉动电源的周期，对于50Hz市电经全波整流后的周期T为：10mS。

故由上两式可以得； R为等效负载电阻； C为滤波电容容量。所以，只要得到电机驱动器的等效负载电阻，即可算出滤波电容所需的容量大小。

运放电路中的电容选择

电容器在实际使用时可能是不理想的，考虑到尺寸和成本，大多数实用的、大数值的电容都是电解型的，可见，这样的电容特别适用于滤除低频噪声：

Z=RC+jωLC+1/jωC。

当频率增加时，电解电容的容抗将降低，直到感抗等于容抗为止，取决于所用的电解电容的确切型号，它可能出现在大约1MHz的频率处。对于高频旁路，要求选用不同型号的电容，通常是推荐一种廉价的、小型陶瓷电容（0.01～0.1μF）。在1 MHz处，0.1μF电容的容抗是1.6Ω，但是应注意，廉价的陶瓷电容多半不都只是 “容”性的。