奇人巧匠 发表于 2021-8-1 21:45:16

谈谈滤波电容

在整流电路中滤波电容起着非常重要的作用,它能滤除杂波,将电路中的纹波降到比较理想的状态。如何正确选择滤波电容,尤其是输出滤波电容的选择则是电子电路研究中十分关心的问题。

在各种电源滤波电路上,我们都可以找到各种各样不同容值的电容,比如:100uF、10uF、0.1uF、10nF等,那么什么时候选择100uF电容,什么时候选择10uF电容,什么时候选择0.1uF电容呢?滤波电容的参数是如何确定的?滤波电容的选择和电路中的哪些因素有关呢?   

我们先来看电容的种类和特点。常用的电容有铝电解电容,陶瓷电容,云母电容,钽电容,薄膜电容等等。

1.铝电解电容器它是由铝圆筒做负极、里面装有电解质,插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理,做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性,适于电源滤波或低频电路中,使用时,正、负极不要接反。
2.钽铌电解电容器: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。其特点是:体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好,用在要求较高的设备中。
3.陶瓷电容器:用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是:体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大,但损耗和温度系数较大,适用于低频电路。
4.云母电容器:用金属箔或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。其特点是:介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小,适用于高频电路。
5.薄膜电容器:结构相同于纸介电容器,介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介质常数较高,体积小、容量大、稳定性较好,适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器,介质损耗小、绝缘电阻高,但温度系数大,可用于高频电路。
6.纸介电容器: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壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大,适用于低频电路。
7 金属化纸介电容器:结构基本相同于纸介电容器,它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔,体积小、容里较大,一般用于低频电路。
8 油浸纸介电容器:它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高,但体积较大。此外,在实际应用中,第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器;第二要考虑到电容器的标称容量,允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数;第三对于有正、负极性的电解电容器来说,正、负极在焊接时不要接反。

可以看到,在不同频率下,各种电容器的工作特性各不相同。在各种应用场合,电源频率从几十HZ到几百,几千甚至几兆HZ都有。
大家都知道电容的本质作用是存储电荷。电流就像水流,电流纹波就像水波。要想电流脉动幅度越小,所需电容量就越大。当然,在电源滤波过程中,电容并不是唯一的决定因素,电路中的电感也是一个重要因素。我们暂且只考虑电容的作用。我们现在理清了一个问题,电容的容量对滤波作用有影响。电容对电流进行滤波又像水池对水进行存储缓冲,过滤。如果水流速度越快,单位时间内水池的存水量就越大。这也说明了电容器的容量在滤波电路中有影响。
水流速度就像电流速度,水波起伏也就想电流起伏,这就是电源的频率。水池要对水进行过滤,那么水流速度越快,过滤工作效率就要越高,否则过滤效果就差;水流速度越慢,过滤工作的效率就约低。同样,电源频率越高,电容的滤波动作就要越快,电源频率越低,电容滤波动作就可以低一些。这说明电容滤波作用与电源频率和电容自身工作频率有关。

由此我们总结出电容器在滤波电路中有两个关键因素:电容量,频率。所以在选择滤波电容时,要结合电源频率和电容器的特点进行选择。

那到底我们在靠近芯片的管脚处放置0.1uF还是0.01uF,下面列出来给大家参考:
频率范围hz                            电容取值
DC-100K                     10uF以上的钽电容或铝电解
100K-10M                   100nF(0.1uF)陶瓷电容
10M-100M                   10nF(0.01uF)陶瓷电容
>100M                        1nF(0.001uF)陶瓷电容

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