开关电源中滤波电容的一些问题杂谈

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开关电源中滤波电容的一些问题杂谈 [复制链接]

在开关电源中，经过整流桥以后的是脉动直流，波动范围很大。后面一般用大小两个电容大电容用来稳定输出，众所周知电容两端电压不能突变，因此可以使输出平滑小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电压纯净电容越小，谐振频率越高，可滤除的干扰频率越高
容量选择：
（1）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
（2）小电容，凭经验，一般104即可
滤波电容的选用原则：
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,可以想想为什么?
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我们常常这样理解: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,当然也可以想想为什么?如果从这个角度想,也就可以理解为什么电源滤波中电容对地脚为什么要尽可能靠近地了.
2)那么在实际的设计中,我们常常会有疑问,我怎么知道电容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何选取不同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,想想如何量测?S21?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你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.

滤波电容的选取与计算
一,当要求不是很精确的话,可以根据负载计算,每mA,2uf.
二,按RC时间常数近似等于3~5倍电源半周期估算。给出一例：
负载情况：直流1A，12V。其等效负载电阻12欧姆。
桥式整流：
RC = 3 (T/2)
C = 3 (T/2) / R = 3 x (0.02 / 2 ) / 12 = 2500 (μF)
工程中可取2200 μF，因为没有2500 μF这一规格。若希望纹波小些，按5倍取。这里，T是电源的周期，
50HZ时，T = 0.02 秒。
全波整流结果一样，但半波整流时，时间常数加倍。
根据全波整流波形,可以看出,输出电压的平滑与电容充放电时间和信号的频率有关系,当信号的频率增大时,输出电压的波动就分变大,可以改变滤波电容的大小来改变充放电时间,使波动减小.这也反应了上述滤波电容的计算关系.理论上滤波电容越大滤波效果越好,输出电压就越平滑,但在电路接通的瞬间，电路中所产生的冲击电流因素却不能被忽略，这是因为，几乎所有的电子元器件都有其可以通过的最大电流值，所以，在选择电子元器件时，必须考虑冲击电流所带来的流过相关元器件瞬间电流的最大值，冲击电流越大，对电子元器件的要求就越高，电路的成本就会提高。