濾波電容用在電源整流電路中,用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。而且對(duì)于精密電路而言,往往這個(gè)時(shí)候會(huì)采用并聯(lián)電容電路的組合方式來提高濾波電容的工作效果。
低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波,其工作頻率與市電一致為50Hz;而高頻濾波電容主要工作在開關(guān)電源整流后的濾波,其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用,如何正確選擇濾波電容,尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個(gè)工程技術(shù)人員十分關(guān)心的問題。
50赫茲工頻電路中使用的普通電解電容器,其脈動(dòng)電壓頻率僅為100赫茲,充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)。為獲得更小的脈動(dòng)系數(shù),所需的電容量高達(dá)數(shù)十萬微法,因此普通低頻鋁電解電容器的目標(biāo)是以提高電容量為主,電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器,其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)萬赫茲,甚至是數(shù)十兆赫茲。這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo),衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是“阻抗- 頻率”特性。要求在開關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗,同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。
普通的低頻電解電容器在萬赫茲左右便開始呈現(xiàn)感性,無法滿足開關(guān)電源的使用要求。而開關(guān)電源專用的高頻鋁電解電容器有四個(gè)端子,正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極,負(fù)極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。電流從四端電容的一個(gè)正端流入,經(jīng)過電容內(nèi)部,再從另一個(gè)正端流向負(fù)載;從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入,再從另一個(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端。
濾波電容的使用心得
簡單的電感電路在低阻抗電路中使用時(shí)效果很好,衰減超過40dB,但在高阻抗電路中可能一點(diǎn)效果沒有。
單個(gè)電容器的電路在高阻抗電路中效果很好,但在低阻抗電路中效果很差。
多元件構(gòu)成的濾波器會(huì)有很好的效果,但前提是必須構(gòu)造正確,應(yīng)使電容器面對(duì)高阻抗,電感器面對(duì)低阻抗。
由于電容器引線具有寄生電感,電阻,實(shí)際電容器模型是電容,電感(等效串聯(lián)電感ESL),電阻(等效串聯(lián)電阻ESR)串聯(lián)的結(jié)構(gòu),具有自諧振頻率,電容器應(yīng)該工作在其自諧振頻率之下才能發(fā)揮作用。
表一: 引線長1.6mm的陶瓷電容器
由此可見,一般電容器的諧振頻率很低,不能應(yīng)用在高頻,微波頻段。為了提高諧振頻率,可以采用表面貼裝電容器,三端口電容器和穿心電容等。
三端電容器:
三端電容的安裝:
接地端盡量短,減少接地端的引線電感。
三端電容器的不足:
穿心電容:
由于其接地端與地可以緊密接觸,引線電感更小,因此性能更優(yōu)越,以穿心電容為基礎(chǔ)的饋通濾波器廣泛應(yīng)用于RF濾波。
穿心電容輸入輸出端連線穿過上下兩塊接地板(故名穿心電容),相當(dāng)于上下兩個(gè)電容并聯(lián)成一個(gè)總電容。由于其接地部分與電路中的地360°連接,所以接地電感很小。
另外溫度和電壓對(duì)電容值也有很大的影響。