电源滤波电容

电源滤波电容的选取

在电源设计中,滤波电容的选取原则是: C≥2.5T/R

其中: C为滤波电容,单位为UF；T为频率, 单位为Hz；R为负载电阻,单位为Ω

当然,这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R.

1)理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应,这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路,自谐振频率即器件的FSR参数,这表示频率大于FSR值时,电容变成了一个电感,如果电容对地滤波,当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣,所以需要一个较小的电容并联对地。

原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通路,所以在电源滤波电路中:大电容虑低频,小电容虑高频,根本的原因在于SFR(自谐振频率)值不同。

2)在实际的设计中,如何确定电容的SFR是多少?如何选取不同SFR值的电容值呢?是选取一个电容还是两个电容?

电容的SFR值和电容值有关,和电容的引脚电感有关,所以相同容值的0402,0603,或直插式电容的SFR值也不会相同,当然获取SFR值的途径有两个：
1)器件Data sheet,如22pf0402电容的SFR值在2G左右
2)通过网络分析仪直接量测其自谐振频率

知道了电容的SFR值后,用软件仿真,如RFsim99,选一个或两个电路在于所供电电路的工作频带是否有足够的噪声抑制比.仿真完后,那就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度时,LNA的电源滤波是关键,好的电源滤波往往可以改善几个dB.

电容的本质是通交流,隔直流,理论上说电源滤波用电容越大越好。但由于引线和PCB布线原因,实际上电容是电感和电容的并联电路,(还有电容本身的电阻,有时也不可忽略)这就引入了谐振频率的概念:ω=1/(LC)1/2

在谐振频率以下电容呈容性,谐振频率以上电容呈感性。因而一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。这也能解释为什么同样容值的STM封装的电容滤波频率比DIP封装更高。

至于到底用多大的电容,这是一个参考电容谐振频率

 
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（自谐振频率是当容性阻抗(1/2лfC)等于感性阻抗(2лfL)时的频率.因为在这个频率上,容性阻抗与感性阻抗相位相差180度,两个电抗相减,剩下的阻抗就是纯阻性的）上，等效电阻最小，所以滤波最好！