首先我么来了解下阻抗公式:Z = R + J(XL - XC)
XL为感抗 感抗与频率f成正比 公式:Xl = 2πfL 从关系图也可以看出电感阻高频频
XC为容抗 容抗与频率f成反比 公式:Xc = 1/2πfC 从关系图也可以看出电容阻低频
电容和电感的滤波特性
电容滤波 | 属于电压滤波,适用于小电流,越小越好 |
电感滤波 | 属于电流滤波,适用于大电流,越大越好 |
在电容滤波设计中需要考虑的参数:
- ESR(等效串联电阻)
- ESL(等效串联电感/寄生电感)
- 耐压值
- 谐振频率
由于电容两端引脚存在电感效应,就存在ESL(注意:电容容值越大,ESL越大)。如此一来就相当于电容串联上了一个电感,形成了一个LC串联谐振电路(如下图所示)。
关系图如下图所示:
P点的频率就是这个电容的自谐振频率(简称SFR),在这个频率附近的信号很容易通过
那么如何选取电源滤波电容呢?
通常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。我公司入职时也问过同事,但同事给出的答案基本都是:靠经验。因此就一直很困惑,直到看到这个博主的文章。
接下去是我自己对电容一大一小的的理解
首先大电容的SFR值小,小电容的SFR值大。(这个SFR的值怎么获取后面会讲到)
那么我们先取两个电容,大电容——C1,小电容——C2,将这两个电容的电抗与频率的关系图在一个坐标轴上反应出来,就是这样的:
从图中可以知道SFR1就是大电容C1的自谐振频率,在这个频率的信号最容易通过,也就是说在这个频率附近的频率信号都比较容易通过,假设我们电容接地来滤波,那能通过的信号都会被剔除,留下我们想要的。但是从图中可以看出一个大电容滤除的波段只是低频,所以就要我们再加一个小电容C2(C2的SFR比C1大)来滤除相对于SFR1的高频的杂波,增强了滤波效果,扩展了通频带。
个人理解结束,如有雷同,纯属巧合,欢迎各位大佬指出错误
知道了大小电容的作用,接下来我们就要知道电容的SFR,具体的方法有下面两种:
- 在Data sheet(数据手册)中查找
- 通过网络分析仪直接测试SFR
如何确定滤波电容的容值:
滤波电容的选取原则: C≥2.5T/R
在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R
实际选择
- 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
- 小电容,凭经验,一般104即可(小电容在制版中要尽量靠近IC)