输入滤波铝电解电容上并联薄膜电容的选取
滤波电容如何取值
滤波电容如何取值电源滤波电容如何选取,掌握其精髓与方法,其实也不难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我们常常这样理解:大电容滤低频,小电容滤高频,根本的原因在于SFR(自谐振频率)值不同,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,想想如何测量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.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容值 DIP (MHz) STM (MHz)1.0μF2.5 50.1μF 8 160.01μF 25 501000pF 80 160100 pF 250 50010 pF 800 1.6(GHz)不过仅仅是参考而已,老工程师说主要靠经验.更可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段.文章来源：/s/blog_545edca401000ax6.html我看了这篇文章，也做个粗略的总结吧：1.电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对地，对高频信号提供了一个对地通路。
铝电解电容选型指导书
铝电解电容选型指导书（1）AL电解电容的结构与⽣产⼯艺介绍铝电解电容器的卷绕结构及简图如下所⽰：电解电容包含两个导电电极，中间有绝缘层隔开。
⼀个电极（阳极）由扩⼤了表⾯积的铝箔形成。
铝氧化层（AL2O3）在其表⾯形成绝缘层。
与其它电容相⽐，铝电解电容的负极（阴极）是导电液体，称作电解液。
另外⼀个铝箔，是所谓的阴极箔，其有更⼤的表⾯积，以传递电流到电解液。
电容的阳极是极纯的铝箔，其有效表⾯被极⼤地增⼤（⽐例可以到200倍），增⼤⽅式是⼀个电化学腐蚀过程，这样可以使电容到最⼤容量。
化学腐蚀的⽅式以及程度过程不同，决定于其不同要求。
铝电解电容器的主要⽣产原材料为：阳极箔、阴极箔、电解纸、电解液、导箔、胶带、盖板、铝壳、套管、垫⽚等，其⽣产⼯序主要有：切割、卷绕、含浸、装配、⽼化、封⼝、印刷、套管、测量、包装、检验等，以下为其主要⽣产⼯艺图：（2）铝电解电容器的主要电学性能参数1.额定电压VR：是设计电容时设计的⽽且表⽰在电容上的直流电压。
对于铝电解电容，额定电压≤100 V通常叫做低压电容，⽽额定电压>100 V称作（中）⾼压电容，常⽤的额定电压有6.3V，10V，16V，25V，50V，63V，100V，250V，400V，450V，500V，630V等。
2.⼯作电压VOP：电容可以在额定电压（包含⼀些叠加的成分）下额定⼯作范围内连续⼯作。
允许的连续⼯作电压范围为0V到额定电压之间。
在很短时间内，因阴极铝箔上有⼀层空⽓氧化层，电容可以承受不超过1.5 V 的反向电压。
3.浪涌电压VS：是短时间内可以加在电容上的最⼤电压，⽐如⼀⼩时内5次，每次⼀分钟。
IEC60384-4定义浪涌电压如下：如果 VR ≤ 315 V，VS= 1.15VR，如果VR> 315 V，VS= 1.10VR。
4.额定容量CR：是电容设计和标⽰的交流电容值。
CR是由(IEC 60384-1 and IEC60384-4)规定的特殊标准来测得的，对于电解电容⼀般测试条件为2倍⼯频（100HZ或120HZ），室温。
输入滤波电容的选型与计算
输入滤波电容的选型与计算
对于中小功率电源来说，一般采用单相或三相交流经过全桥整流后得到的脉动直流电压，输入滤波电容C in 用来平滑这个直流电压，使其脉动减小，电容的选择是比较重要的，如果过小，直流电压脉动过大，为了得到输出电压，需要过大的占空比调节范围及过高的控制闭环增益。
电容过大，其充电电流脉冲宽度变窄，幅值增高，导致输入功率因数降低，EMI 增大。
在有些场合，为了提高功率因数，交流整流后采用电感电容的LC 滤波方式，设计比较复杂，不在下面的计算范围内。
一般而言，在最低输入交流电时，整流滤波后的直流电压的脉动值V PP 是最低输入交流电压峰值的20%～25%假如已知交流输入电压的变化范围为V lin(min )～V lin(max),按照下面的步骤来计算C in 的容量
1）线电压有效值: V lin(min )～V lin(max)
2）线电压峰值:2 V lin(min )～2V lin(max)
3）整流滤波后直流电压的脉动值
V PP =2 V lin(min )×（20%～25%） （单相输入）
V PP =2 V lin(min )×（7%～10%） （三相输入）
4）整流滤波后的直流电压：V in
V in =（2 V lin(min )- V PP ）～2V lin(in)
由于保证直流电压最小值符合要求，每个周期中C in 所提供的能力W in 为 W in =F
A Pin ⨯ A 是交流输入的相数，单相为1三相为3，F 为频率，
每个半周期输入滤波电容的能量为
2(min)2(min))2()2[2
12pp lin lin V V V Cin Win --⨯⨯=（] 根据上式就可以计算出需要的电容的容量。
电力电子技术中的电容器选择准则
电力电子技术中的电容器选择准则电力电子技术领域中，电容器在电路设计中起着重要的作用。
正确选择和使用电容器可以提高系统的性能和可靠性。
本文将讨论电力电子技术中的电容器选择准则，以帮助读者更好地理解和应用这些准则。
一、电容器的基本知识电容器是一种存储电荷的被动元件，由两个导电板和隔开两板之间的绝缘层组成。
当电压施加在电容器的两端时，电容器会存储电荷，并产生电场能量。
在电力电子技术中，电容器常用于平滑电源的脉动，滤波电路，以及其他高频应用。
二、电容器的选择准则1. 额定电压：电容器的额定电压应大于电路中最大的电压脉动或工作电压，以保证其正常工作和长寿命。
一般建议选择额定电压为电路中最大电压的1.2倍或更高。
2. 容量范围：根据电路的要求和设计目标，选择合适的电容器容量范围。
容量越大，电容器存储的电荷越多，对电路的影响也越大。
3. 介质类型：根据电路工作环境的要求和电容器的使用条件，选择合适的介质类型。
常见的介质类型有铝电解电容器、陶瓷电容器、塑料电容器等。
每种介质都有其特定的优点和限制，需要根据具体情况综合考虑。
4. 外形尺寸：根据电路板的布局和空间限制，选择合适的电容器外形尺寸。
注意考虑电容器的高度、直径和引脚间距等参数。
5. 工作温度：根据电路工作的环境温度，选择适用的电容器工作温度范围。
过高的温度会降低电容器的寿命和性能。
6. 等效串联电阻（ESR）：电容器的等效串联电阻对高频性能和功率损耗有一定影响。
根据电路的高频要求和功率损耗限制，选择合适的电容器ESR指标。
7. 寿命和可靠性：电容器的寿命和可靠性是考虑因素之一。
一般而言，电解电容器的寿命较短，而固体电解电容器的寿命较长。
三、电容器的安装和使用注意事项1. 电容器应正确安装，保证引脚与电路板焊接良好，以确保电流和热量的正常传输。
2. 在使用电容器时，应注意正确的极性连接，避免反向连接导致电容器损坏或破裂。
3. 对于高频应用，应选择具有低ESR和ESL（等效串联电感）的电容器，以减少功率损耗和电路的谐振。
电源设计中的电容选用规则
电源设计中的电容选用规则电源往往是我们在电路设计过程中最容易忽略的环节。
作为一款优秀的设计，电源设计应当是很重要的，它很大程度影响了整个系统的性能和成本。
电源设计中的电容使用，往往又是电源设计中最容易被忽略的地方。
一、电源设计中电容的工作原理在电源设计应用中，电容主要用于滤波（filter）和退耦/旁路（decoupling/bypass）。
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。
根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。
“接收信号”相当于被观测的随机过程，“有用信号”相当于被估计的随机过程。
滤波主要指滤除外来噪声，而退耦/旁路（一种，以旁路的形式达到退耦效果，以后用“退耦”代替）是减小局部电路对外的噪声干扰。
很多人容易把两者搞混。
下面我们看一个电路结构：图中电源为A和B供电。
电流经C1后再经过一段PCB走线分开两路分别供给A和B。
当A 在某一瞬间需要一个很大的电流时，如果没有C2和C3，那么会因为线路电感的原因A端的电压会变低，而B端电压同样受A端电压影响而降低，于是局部电路A的电流变化引起了局部电路B 的电源电压，从而对B电路的信号产生影响。
同样，B的电流变化也会对A形成干扰。
这就是“共路耦合干扰”。
增加了C2后，局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候，电容C2可以为A暂时提供电流，即使共路部分电感存在，A端电压不会下降太多。
对B的影响也会减小很多。
于是通过电流旁路起到了退耦的作用。
一般滤波主要使用大容量电容，对速度要求不是很快，但对电容值要求较大。
如果图中的局部电路A是指一个芯片的话，而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。
而如果“局部电路A”是指一个功能模块的话，可以使用瓷片电容，如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解电容（前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容）。
电容选择
一、输入输出滤波电容器的选择1、输入滤波电容器的选择以引脚的形式分，有径向引线，轴向引线，一般选择径向引线的电容，并在安装时应尽量减小引线长度。
（电解电容剂型不得接反；耐压值选择为实际工作值的1.2~1.5倍）2、输入滤波电容器容量的选择当交流电压u=85~265V时，经验选择k=（2~3）uF/W当交流电压u=230V( -15%)时，k=1uF/W（k为每单位输出功率（W）所需输入滤波电容器容量（uF）的比例系数）3、输出滤波电容器的选择a、输出滤波电容器的耐压值一般留出1.2~1.5倍的余量（为了更安全可靠可以选择2倍）。
b、输出滤波电容器的容量可按照1000uF/A来选择。
c、为减小输出噪声，可以在电解电容器上再并一只0.01~0.1uF的小电容。
d、可以将几只相同容量的电解电容器并联使用，以降低等效串联电阻。
（电解电容的使用寿命与纹波电流，环境温度有关，纹波电流越大，环境温度越高，使用寿命就越短）设计时要注意。
二、EMI滤波电容的选择能滤除电网线之间的串模干扰的电容器，称作“X电容”（一般选择X2，常用容量范围是1nF~1uF，并联在电网之间）能滤除由一次绕组、二次绕组耦合电容产生的共模干扰电容器，称作“Y电容”，一端接一次侧直流高压，另一端接二次侧公共端（用于滤除10~200MHz频段的高频干扰，因此需要用短引线连接，常用容量范围是1~2.2nF耐压值一般不低于1.5kV）三、旁路电容和去耦电容去耦电容在集成电路的电源和地之间有两个作用：1、作为集成电路的蓄能电容。
2、旁路掉该器件的高频噪声。
（数字电路中典型的去耦电容值是0.1uF，最好不用电解电容，去耦电容的选用经验算法：C=1/F,即10MHz取0.1uF，100MHz取0.01uF）在电子电路中，旁路电容和去耦电容都是起到抗干扰的作用，因为电容处的位置不一样，称呼也就不一样了。
（笔者这么认为）对于同一个电路来说，旁路电容就是把输入信号的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除；而去耦电容也称退偶电容，就是把输出信号的干扰作为滤除对象。
多个并联滤波电容选择原则
多个并联滤波电容选择原则
在设计并联滤波电路时，选择合适的滤波电容是非常重要的。
以下是一些选择滤波电容的原则：
1. 频率响应，滤波电容的选择应该考虑到需要滤除的信号频率。
一般来说，滤波电容的阻抗随着频率的增加而减小，因此对于需要
滤波的高频信号，需要选择较小的电容值。
2. 电压容量，滤波电容的电压容量应该大于电路中的最大工作
电压，以确保电容不会因为电压过高而损坏。
3. 筛选特性，滤波电容的筛选特性也是选择的重要考虑因素。
不同类型的电容有不同的筛选特性，比如铝电解电容、钽电容、陶
瓷电容等，每种电容都有其特定的优势和限制。
4. 尺寸和成本，滤波电容的尺寸和成本也是需要考虑的因素。
较大尺寸的电容可能在空间受限的情况下不适用，而成本较高的电
容也可能超出预算。
5. 温度稳定性，在一些特殊的应用中，滤波电容的温度稳定性
也是需要考虑的因素。
一些应用对温度变化非常敏感，因此需要选择具有良好温度稳定性的电容。
总的来说，选择滤波电容需要考虑频率响应、电压容量、筛选特性、尺寸和成本以及温度稳定性等多个因素，以确保滤波电容能够在特定的应用中发挥最佳的效果。
正确选择滤波电容器的几要素
正确选择滤波电容器的几要素滤波电容器在开关电源中起着非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员都十分关心的问题。
(1) 应根据电路要求选择电容器的类型。
对于要求不高的低频电路和直流电路，一般可选用纸介电容器，也可选用低频瓷介电容器。
在高频电路中，当电气性能要求较高时，可选用云母电容器、高频瓷介电容器或穿心瓷介电容器。
在要求较高的中频及低频电路中，可选用塑料薄膜电容器。
在电源滤波、去耦电路中，一般可选用铝电解电容器。
对于要求可靠性高、稳定性高的电路中，应选用云母电容器、漆膜电容器或钽电解电容器。
对于高压电路，应选用高压瓷介电容器或其他类型的高压电容器。
对于调谐电路，应选用可变电容器及微调电容器。
(2) 合理确定电容器的电容量及允许偏差。
在低频的耦合及去耦电路中，一般对电容器的电容量要求不太严格，只要按计算值选取稍大一些的电容量便可以了。
在定时电路、振荡回路及音调控制等电路中，对电容器的电容量要求较为严格，因此选取电容量的标称值应尽量与计算的电容值相一致或尽量接近，应尽量选精度高的电容器。
在一些特殊的电路中，往往对电容器的电容量要求非常精确，此时应选用允许偏差在±0.1%～±0.5%范围内的高精度电容器。
有个参考公式的，RC=(3-5)*(T/2)的，其中R是等效负载，T是周期=1/f=0.02s(f 按照市电50Hz算)，如果前面那个系数取中间值4，那边这个滤波电容的容量就应该是:RC=2T=2*0.02=0.04,所以C=0.04/R(R是等效负载电阻)，假设R=10ohm，那么这个电容的容量就是4000uF，实际就取4700uF了! (3) 选用电容器的工作电压应符合电路要求。
一般情况下，选用电容器的额定电压应是实际工作电压的1.2～1.3 倍。
对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路，选用电容器的额定电压应考虑降额使用，留有更大的余量才好。
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输入滤波铝电解电容上并联薄膜电容的选取
1.概述
在众多开关电源设计当中，无论是单相电还是三相电输入整流后端都有容量较大的电解电容用于储能与滤波，当然我们熊谷公司生产的电焊机电源也如此，与一般小功率开关电源不同的是我们使用的电解电容是耐压更高，电流更大。
所以采用的是螺栓式铝电解电容。
铝电解电容按引出方式分：引线式、焊针式、焊片式、螺栓式。
按结构分：有固定剂（延伸纸）、无固定剂（延伸负极）。
本文中重点讨论的不是该铝电解电容的内容，而是并联在铝电解电容两端薄膜的选型。
2.薄膜电容特性及应用场合
并联在铝电解电容两端薄膜电容的作用是吸收网压的谐波高频成分和吸收直流母线上的电压尖峰。
可是这个薄膜电容的容量和薄膜电容的材质该到底选择，没有一个理论支撑更多都是凭借经验取值或者更是拿来主义，没有深入研究该电容的选取跟整个系统那些参数有关。
首先介绍薄膜电容的薄膜介质，主要分为聚丙烯薄膜或者聚酯薄膜。
聚丙烯膜的特点：高频损耗极低，电容量稳定性很高，负温度系数较小，绝缘电阻极高，介质吸收系数极低，频率特性极好，自愈性极好，稳定性很好。
聚酯膜的特点：工作温度范围宽，介电常数大，电容量稳定性很高，正温度系数高，自愈性好，容积比大。
聚酯膜电容典型应用：
1）隔直和耦合；
2）旁路；
3）退耦；
4）滤波；
5）定时；
6）低脉冲电路；
7）振荡电路。
聚丙烯膜电容典型应用：
1）高频脉冲应用；
2）大电流应用场合；
3）交流应用场合；
4）高稳定的定时场合；
5）开关电源系统；
6）工控行业；
7）高Q 滤波。
3. 薄膜电容具体计算
图1. 输入滤波铝电解电容并联薄膜电容
在图1中C1、C2、C3、C4、C5、C6中就是薄膜电容在具体电路的使用，这个薄膜电容主要是吸收的作用。
吸收电容的定义：吸收电容在电路中起的作用类似于低通滤波器，可以吸收掉尖峰电压。
通常用在有绝缘栅双极型晶体管（IGBT ），消除由于母排的杂散电感引起的尖峰电压，避免绝缘栅双极型晶体管的损坏。
因为是吸收功率管的尖峰电压，吸收电容需要跟着拓扑走。
由于线路的寄生电感作用,当功率管工作在大电流导通状态切换到关断时，寄生电感上残余能量需要释放，此时会出现电压尖峰：
dt
di L V ⨯= 聚丙烯薄膜电容具有低感抗特性，能瞬间通过较大电流，以便吸收此残余能量，控制母线电压在合理范围，从而保护了保护晶体管。
具体的选型需要根据切断电流，允许母线上升的最高电压，寄生电感量来定义。
这个公式可参考 : )01(2
121222Vbus Vbus C I L E lk lk -⨯⨯=⨯⨯=
Llk 为线路电感；
I 为开关切换时的电流；
C 为吸收电容容值；
Vbus1为允许的母线最高电压（尖峰电压）；
Vbus0为开关导通时的母线电压（常规电压）；
4.薄膜电容使用的案例分析
下图2是大功率多管并联案例方案：
图2. 大功率多管并联示意图下图3是大功率多管并联布局示意图：
图3. 具体布局示意图
下图4是IGBT模块使用薄膜电容结构选型：
图4. IGBT模块采用薄膜电容结构选型示意图
无论是上面案例中的IGBT单管还是IGBT模块运用中都满足图5的工作原理，下图5中红色电流回路Ip的示意图分析得，薄膜电容吸收开关管的电压尖峰。
薄膜电容高频阻抗较小，可分担电解电容的高频纹波电流。
又因输入滤波电解电容其容量一般比较大，但等效串联电感也很大，所以对低频干扰有很好的吸收和抑制作用，但对高频干扰却无能为力。
而薄膜电容，其容量不能做很大，但等效串联电感很小，所以利于吸收高频干扰。
一般地，在整流滤波电路中，两者配合使用。
而且为了提高滤波效果，电解电容也是多个并联，也是出于减小等效电感的考虑。
铝电解电容的引出端子虽然为一段导线，但在高频情况下却要视为一个小电感。
而且由于电解电容内部的电极是卷曲绕制而成，更增加了其电感量。
所以在使用时必须考虑到这一点。
对于大容量的铝
电解电容来说，其自谐振频率较低，低于噪声信号的频率。
当噪声信号加在该电容上时，实际上其阻抗特性呈感性，此时该电容相对于一个电感，对高频噪声呈高阻抗，高频噪声无法或不容易通过该电解电容旁路到地。
所以需要一个容量很小的薄膜电容来滤除高频噪声。
因为薄膜电容，其等效电感（ESL）也很小，自谐振频率很高，高于噪声的频率，即使在噪声所在频段该小电容也是呈现容性的，高频噪声可通过该小电容旁路到地，达到滤波效果。
图5. 脉冲电流回路信号分析图
5.薄膜电容选型使用总结
1、首先薄膜电容根据拓扑（而非电解）选定耐压。
2、根据电路拓扑选定材质，比如桥前的要用X电容，吸收就不能用X电容。
3、根据布局选定封装，以脚距和个头论英雄，脚距与PCB布局（环路最小化）有关，个头与成本有关、还与能量有关，这取决于你的品位（对品质的定位），视觉上只要不超过电解就不算过分奢华、也有完全看不见薄膜电容踪迹的地摊货。
4、根据你的成本预算选择厂家品牌。
5、最后才是容量，在上面的框框下，容量不会太大偏差，当然偏大一点更好。