使用電容器降低噪聲：電容的頻率特性

上一篇文章中，介紹了開關(guān)電源輸入用共模濾波器中包括電容器、電感、鐵氧體磁珠和電阻等部件。接下來將對(duì)其中使用電容和電感降噪的對(duì)策進(jìn)行介紹，這也可以稱為“噪聲對(duì)策的基礎(chǔ)”。在這里使用簡(jiǎn)單的四元件模型。如果要進(jìn)一步表達(dá)高頻諧振時(shí)，可能需要更多的元件模型。

電容的頻率特性

探討利用電容器來降低噪聲時(shí)，充分了解電容器的特性是非常重要的。右下圖為電容器的阻抗和頻率之間的關(guān)系示意圖，是電容器最基礎(chǔ)的特性之一。

電容器中不僅存在電容量C，還存在電阻分量ESR（等效串聯(lián)電阻）、電感分量ESL（等效串聯(lián)電感）、與電容并聯(lián)存在的EPR（等效并聯(lián)電阻）。EPR與電極間的絕緣電阻IR或電極間有漏電流的具有相同的意義?？赡芤话愣嗍褂谩癐R”。

C和ESL形成串聯(lián)諧振電路，電容器的阻抗原則上呈上圖所示的V字型頻率特性。到諧振頻率之前呈容性特性，阻抗下降。諧振頻率的阻抗取決于ESR。過了諧振頻率之后，阻抗特性變?yōu)楦行?，阻抗隨著頻率升高而升高。感性阻抗特性取決于ESL。

諧振頻率可通過以下公式計(jì)算。

從該公式可以看出，容值越小、ESL越低的電容器，諧振頻率越高。如果將其應(yīng)用于噪聲消除，則容值越小、ESL越低的電容器，頻率越高，阻抗越低，因此可以很好地消除高頻噪聲。

雖然這里說明的順序有些前后顛倒，不過使用電容器降低噪聲的對(duì)策，是利用了電容器“交流通過時(shí)頻率越高越容易通過”這個(gè)基本特性，將不需要的噪聲（交流分量）經(jīng)由信號(hào)、電源線旁路到GND等。

下圖為不同容值的電容器的阻抗頻率特性。在容性區(qū)域，容值越大，阻抗越低。另外，容值越小，諧振頻率越高，在感性區(qū)域阻抗越低。

下面總結(jié)一下電容器阻抗的頻率特性。

• 容值和ESL越小，諧振頻率越高，高頻區(qū)域的阻抗越低。
• 容值越大，容性區(qū)域的阻抗越低。
• ESR越小，諧振頻率的阻抗越低。
• ESL越小，感性區(qū)域的阻抗越低。

簡(jiǎn)單來說，阻抗低的電容器具有出色的噪聲消除能力，不同的電容器其阻抗的頻率特性也不同，所以這一特性是非常重要的確認(rèn)要點(diǎn)。選擇降噪用電容器時(shí)，請(qǐng)根據(jù)阻抗的頻率特性來選型（而非容值）。

選擇降噪用電容器時(shí)，確認(rèn)頻率特性需要意識(shí)到連接的是LC的串聯(lián)諧振電路（而非電容）。