电源设计中的电容选用规则

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开关电源中X电容和Y电容设计规则

开关电源中X电容和Y电容设计规则

开关电源中X电容和Y电容设计规则开关电源的X电容设计准则:参考AD1118X电容放置原则:1.共模扼流圈前:105/275VA CMKP/X22.共模扼流圈后:474/275VA CMKP/X2参考MWSP200-12X电容放置原则:1.共模扼流圈前:1uF/275VA CMKP/X22.共模扼流圈后:0.33uF/275VA CMKP/X2参考MWS145-12X电容放置原则:1.共模扼流圈前:0.22uF/MKP-X2-250VA C/275VA CGS-L2.共模扼流圈后:0.1uF/MKP-X2-250VA C/275VA CGS-L一般两级X电容,前一级用0.47uF第二级用0.1uF;单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。

电容容量的大小和电源的功率无直接关系)开关电源的Y电容设计准则:大地=PGNDorCHGND参考AD1118Y电容放置原则:1.市电输入L/N线对大地:2颗472/250VY22.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地:2颗472/250V3.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端)对大地:1颗222/250V4.6组低压直流输出88V1对大地:各1颗103/1KVY15.6组低压输出辅助电源AGND变压器次级低压端)对大地:共用1颗103/1KVY16.变压器初级低压端对变压器次级低压端:共用1颗103/1kVY1参考AD1043设计:1.市电输入L/N线对大地:2颗222/250VY22.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地:2颗472/250VY2参考康殊电子的设计:1.市电输入L/N线对大地:2颗102/250VY22.市电经过2级共模扼流圈后的两线对大地:2颗102/250VY23.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端无线数传模块)对大地:1颗332/250VY24.12V低压直流输出对大地:1颗223/1KVDISCY15.变压器初级低压端对变压器次级低压端:222/250VY1参考MWS-145-12设计:1.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地:2颗222/2kVY12.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端)对大地:1颗222/2kVY13.12V低压直流输出GND对大地:1颗103/1KVY1参考MWS-200-12设计:1.市电输入L/N线对大地:2颗472/250VY2未上)2.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地:2颗472/250VY22.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端)对大地:1颗222/250VY23.PFC输出高压端对变压器初级地:1颗103/2kVY14.12V低压直流输出对大地:1颗103/1KVY15.12V低压直流输出GND对大地:1颗203/1KVY1根据上述说明,Y电容设计规则如下:可适当选择)1.市电输入L/N线对大地:2颗222/250VY22.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地:2颗222/250VY23.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端)对大地:1颗222/250VY24.变压器初级低压端对变压器次级低压端:共用1颗103/1kVY15.低压侧直流输出对大地:1颗103/1KV6.低压输出侧GND对大地:1颗103/1KV。

电源设计之整流桥和滤波电容的选择

电源设计之整流桥和滤波电容的选择

1、整流桥的导通时间与选通特性50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。

在理想情况下,整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°~180°),但由于滤波电容器C的作用,仅在接近交流峰值电压处的很短时间内,才有输入电流流经过整流桥对C充电。

50Hz交流电的半周期为10ms,整流桥的导通时间tC≈3ms,其导通角仅为54°(导通范围是36°~90°)。

因此,整流桥实际通过的是窄脉冲电流。

桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示,整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。

总结几点:(1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30%。

(2)整流二极管的一次导通过程,可视为一个“选通脉冲”,其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。

(3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声,有时用两只普通硅整流管(例如1N4007)与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥,FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。

2、整流桥的参数选择隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥,亦可直接选用成品整流桥,完成桥式整流。

全波桥式整流器简称硅整流桥,它是将四只硅整流管接成桥路形式,再用塑料封装而成的半导体器件。

它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点,可广泛用于开关电源的整流电路。

硅整流桥有4个引出端,其中交流输入端、直流输出端各两个。

硅整流桥的最大整流电流平均值分0.5~40A等多种规格,最高反向工作电压有50~1000V等多种规格。

小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上,大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定,并且需安装合适的散热器。

整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V),正向压降UF(V),平均整流电流Id(A),正向峰值浪涌电流IFSM(A),最大反向漏电流IR(μA)。

电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧

电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧

电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧
本文主要是关于电容滤波的相关介绍,并着重对电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧进行了详尽的阐述。

电容滤波安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件,通常把这种器件称其为滤波电容。

由于滤波电路要求储能电容有较大电容量。

所以,绝大多数滤波电路使用电解电容。

电解电容由于其使用电解质作为电极(负极)而得名。

电解电容的一端为正极,另一端为负极,不能接反。

正极端连接在整流输出电路的正端,负极连接在电路的负端。

在所有需要将交流电转换为直流电的电路中,设置滤波电容会使电子电路的工作性能更加稳定,同时也降低了交变脉动波纹对电子电路的干扰。

滤波电容在电路中的符号一般用“C“表示,电容量应根据负载电阻和输出电流大小来确定。

当滤波电容达到一定容量后,加大电容容量反而会对其他一些指标产生有害影响。

滤波电容的特点
1、温升低
谐波滤波器回路由电容器串联电抗器组成,在某一谐波阶次形成最低阻抗,用以吸收大量谐波电流,电容器的质量会影响谐波滤波器的稳定吸收效果,电容器的使用寿命跟温度有很大的关系,温度越高寿命越低,滤波全膜电容器具有温升低等特点,可以保证其使用寿命。

2、损耗低
介质损耗角正切值(tgδ):≤0.0003
3、安全性
符合GB、IEC标准,内部单体电容器均附装保护装置;当线路或单体电容器发生异常时,该保护装置将会立即动作,自动切断电源,以防二次灾害的发生。

附装放电电阻,可确保用电及维护保养之安全。

外壳采用钢板冲压而成,内外部涂上耐候性良好之高温烤漆安全性特高。

线性稳压电源设计中的电容器选择

线性稳压电源设计中的电容器选择
情况下测到的。 1.1.3等效串联电感ESL E S L 是由于电容的引线产生的电感,在低频时感抗较
小 ,可忽略,如选用贴片电容,一般不用考虑ESL。 1 . 2 电容器频率特性 X7R 电容的频率特性如图2 所示。 由图可知,电容
E S R 与电容封装大小无关,与电容的标称容量相关。 2 线性稳压电源电路中常用电容的特性 线 性 稳 压 电 源 电 路 中 通 常 会 用 到 三 种 电 容 :陶瓷电
特 性 ,抗浪涌能力差,很可能由于一个大的瞬间电流导致 电容烧毁而形成短路。
2.2.2固体钽电容极性标注 固体钽电容实物极性标注如图6 所 示 ,实物表面“横 杠 ”是 正 极 ,在应用时常常会与电解电容器极性相混淆而 当 作 负 极 ,因 而 造 成 电 容 器 发 热 烧 坏 ,这 点 必 须 引 起 注意 。
容、钽电容和铝电解电容,三种电容器实物如图3 所示。 2 . 1 陶瓷电容 陶瓷电容结构与电路模型如图3 所 示 ,由电极和陶瓷
图 4 陶瓷电容结构与电路模型 2.1.1 NPO电容器 N PO 是 一 种 最 常 用 的 陶 瓷 电 容 器 ,它 的填充 介质 是 铷 、钐 和 其 它 稀 有 氧 化 物 ,具 有 温 度 补 偿 特 性 ,电容量和介 质 损 耗 相 对 来 说 比 较 稳 定 ,但 材 质 的 介 电 常 数 小 ,因此容 量不可能太大,一 般 在 0.033u F 左右。 NPO在 温 度 从 -55益 到 +125益 时 容 量 变 化 为 0 ± 30ppm/°C ,N PO 电 容 的 漂 移 或 滞 后 小 于 ±0.05%,相对大 于± 2 % 的薄膜电容来说是可以忽略不计的,其典型的容量
图3
电 介 质 材 料 交 替 层 构 成 ,贴 片 电 容 目 前 使 用 较 多 的 有 NPO、X7R 、Y 5V 等。这三种规格的电容填充介质不同,在 相 同 的 体 积 下 构 成 的 电 容 器 的 容 量 、介 质 损 耗 、容量稳定 性等也就有所差异。

电容的分类

电容的分类

电容按功能分一般可分为耦合电容,滤波电容,谐振电容和旁路电容等,如何在电路设计过程中选择电容的大小和耐压值呢?一、首先我们了解一下电容的基础知识:1、电容的分类和作用电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。

由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同:按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。

按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。

按极性分为:有极性电容和无极性电容。

我们最常见到的就是电解电容。

电容在电路中具有隔断直流电,通过交流电的作用。

2、电容的符号电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法,但电容符号在国内和国际表示都差不多,唯一的区别就是在有极性电容上,国内的是一个空筐下面一根横线,而国际的就是普通电容加一个“+”符号代表正极。

在电路图示中,电容一般用C符号标识。

3、电容的单位电阻的基本单位是:F (法),此外还有μF(微法)、nF(纳法)、pF(皮法),由于电容F 的容量非常大,所以我们看到的一般都是μF、nF、pF,而不是F。

他们之间的具体换算如下:1F=1000000μF1μF=1000nF=1000000pF4、电容的耐压单位:V(伏特)每一个电容都有它的耐压值,这是电容的重要参数之一。

普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

5、电容的种类电容的种类有很多,可以从原理上分为:无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等,从材料上可以分为:CBB电容(聚乙烯),涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。

二、电容特性和选择规则。

电源滤波电容的选择

电源滤波电容的选择

详细解析电源滤波电容的选取与计算电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.。

电容滤波属电压滤波,是直接储存脉动电压来平滑输出电压,输出电压高,接近交流电压峰值;适用于小电流,电流越小滤波效果越好。

电感滤波属电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,输出电压低,低于交流电压有效值;适用于大电流,电流越大滤波效果越好。

电容和电感的很多特性是恰恰相反的。

一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。

因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言)。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。

当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。

因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。

而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。

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上,等效电阻最小,所以滤波最好!电容的等效模型为一电感L,一电阻R和电容C的串联,电感L为电容引线所至,电阻R代表电容的有功功率损耗,电容C.因而可等效为串联LC回路求其谐振频率,串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f = 1/(2pi* LC).,串联LC回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻,所以中心频率处起到滤波效果.引线电感的大小因其粗细长短而不同,接地电容的电感一般是1MM为10nH左右,取决于需要接地的频率。

滤波电容的选择83044

n-35g的主滤波电容一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。

因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言)。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。

当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。

因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。

而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。

滤波电容的选择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。

1、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。

别人的经验(来自互联网)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。

2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。

3、理论上说电源滤波用电容越大越好,一般大电容滤低频波、小电容滤高频波。

4、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。

具体案例: AC220-9V再经过全桥整流后,需加的滤波电容是多大的?再经78LM05后需加的电容又是多大?前者电容耐压应大于15V,电容容量应大于2000微发以上。

后者电容耐压应大于9V,容量应大于220微发以上。

2、有一电容滤波的单相桥式整流电路,输出电压为24V,电流为500mA,要求:(1)选择整流二极管;(2)选择滤波电容;(3)另:电容滤波是降压还是增压?(1)因为桥式是全波,所以每个二极管电流只要达到负载电流的一半就行了,所以二极管最大电流要大于250mA;电容滤波式桥式整流的输出电压等于输入交流电压有效值的1.2倍,所以你的电路输入的交流电压有效值应是20V,而二极管承受的最大反压是这个电压的根号2倍,所以,二极管耐压应大于28.2V。

选用电容一般原则

电容从电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。

如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。

这就是耦合。

去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。

旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。

高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10u或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。

旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。

这应该是他们的本质区别。

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面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. 1μF。

这个电容的分布电感的典型值是5μH。

0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。

1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。

每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。

最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。

要使用钽电容或聚碳酸酯电容。

去耦电容的选用并不严格,可按C =1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。

分布电容是指由非形态电容形成的一种分布参数。

一般是指在印制板或其他形态的电路形式,在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。

采购必收藏!元器件选型规范大全

采购必收藏!元器件选型规范大全电子元器件是电子系统的基础部件,是能够完成预定功能且不能再分割的电路基本单元。

由于电子元器件的数量、品种众多,因此它们的性能、可靠性等参数对整个电子产品的系统性能、可靠性、寿命周期等技术指标的影响极大。

所以正确有效地选择和使用电子元器件是提高电子产品可靠性水平的一项重要工作。

电子元器件的可靠性分为固有可靠性和使用可靠性固有可靠性主要由设计和制造工作来保证,这是元器件生产厂的任务。

但是国内外失效分析资料表明,有近一半的元器件失效并非由于元器件的固有可靠性不高,而是由于使用者对元器件的选择不当或使用有误造成的。

因此为了保证电子产品的可靠性,就必须对电子元器件的选择和应用加以严格控制。

以下为猎芯网搜集整理的元器件选型规范:一、物料选型总则1.所选器件遵循公司的归一化原则,在不影响功能、可靠性的前提下,尽可能少选择物料的种类。

2.优先选用物料编码库中"优选等级"为"A"的物料。

3.优选生命周期处于成长、成熟的器件。

4.选择出生、下降的器件走特批流程。

5.慎选生命周期处于衰落的器件,禁止选用停产的器件。

6.功率器件优先选用RjA热阻小,Tj结温更大的封装型号。

7.禁止选用封装尺寸小于0402(含)的器件。

8.所选元器件抗静电能力至少达到250V。

对于特殊的器件如:射频器件,抗ESD能力至少100V,并要求设计做防静电措施。

9.所选元器件MSL(潮湿敏感度等级)不能大于5级(含)。

10.优先选用密封真空包装的型号,MSL(潮湿敏感度等级)大于2级(含)的,必须使用密封真空包装。

11.优先选用卷带包装、托盘包装的型号。

如果是潮湿敏感等级为二级或者以上的器件,则要求盘状塑料编带包装,盘状塑料编带必须能够承受125℃的高温。

12.对于关键器件,至少有两个品牌的型号可以互相替代,有的还要考虑方案级替代。

13.使用的材料要求满足抗静电、阻燃、防锈蚀、抗氧化以及安规等要求。

通信设备中电容器的选用

向 为通 信 技 术应 用 与 开发 。
6 其 他 功 能
电容器 的种 类很 多,所起 的作 用及 应用 各不相同, 以上只是列举 了通信设备 中常见 的
作者单位
陕西烽 火 电子 股份有 限公 司 陕 西省 宝鸡 市
7 2 1 0 O 6
用时需考虑 电容所 能承受的极限 电压 ,任何物 质都是相对绝缘 的,当所加 电容器两端 电压超
是一种容纳 电荷 的器件 。电容器是 电子设备 中 大量使用的 电子元件之一 ,其在 电路中所起的 作用主要包括:隔直通交 、旁路 、去耦、滤波、 储能等 。电容器 由很 多种分 类方法,根据制造
但 选 用 具体 器 件 时 需 考 虑 电容 器 的耐 压 值 、等 后 再 常 温 下 各 项 指 标 均 满 足 使 用 要 求 ,但 在 进
3去耦
去耦和 旁 路 比较类似 ,旁 路 电容式 防止 电源对 负载产生影响,而去耦 电容是 防止负载 对 电源 产生影响。当负载 电容 比较大 ,去掉 电 路要 对电容进行充 电、放 电,才 能完成信 号的 跳变 ,在 充电时, 电流 比较大 ,而 由于 电路 中
军事 通信 设备 中使 用 的 电容 器 主要 为瓷 介电容 、钽 电容 、铝 电容和 云母电容。根据 电 容器在 电路 中所起 的具体作 用来选择不同材料 的电容才能保证通信设备使用 的可靠性 。 所 有的 电容 都有 各 自的技 术指 标 ,但 根 据 电容器所使用材料 的差异,不同的 电容器指 标会有所差异 ,一般 的电容都有 以下指标 :耐 压值 、纹波 电流 、等 效串联 电阻、漏 电流 、损 耗角正切、 电容量 、温度 范围、下面针对 电容
将存 储的能量通过变换器 引线传送至 电源 的输 作者简介 出端 。储能型 电容器容值均较大 ,多选用铝 电 解 电容 ,主要是因为铝 电解 电容容量大 、体积 小、价格便 宜,性价比比较高。
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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)。

滤波电容的容量往往都可以从电源芯片的数据手册里找到计算公式。

如果滤波电路同时使用电解电容、钽电容和瓷片电容的话,把电解电容放的离开关电源最近,这样能保护钽电容。

瓷片电容放在钽电容后面。

这样可以获得最好的滤波效果。

退耦电容需要满足两个要求,一个是容量需求,另一个是ESR需求。

也就是说一个0.1uF 的电容退耦效果也许不如两个0.01uF电容效果好。

而且,0.01uF电容在较高频段有更低的阻抗,在这些频段内如果一个0.01uF电容能达到容量需求,那么它将比0.1uF电容拥有更好的退耦效果。

很多管脚较多的高速芯片设计指导手册会给出电源设计对退耦电容的要求,比如一款500多脚的BGA封装要求3.3V电源至少有30个瓷片电容,还要有几个大电容,总容量要200uF以上…二、各类电源中电容器的正确选用电容器作为基本元件在电子线路中起着重要作用,在传统的应用中,电容器主要用作旁路耦合、电源滤波、隔直以及小信号中的振荡、延时等。

随着电子线路,特别是电力电子电路的发展对不同应用场合的电容器提出了不同的特殊要求。

电容器的结构上说起。

最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质(包括空气)[1]构成的。

通电后,极板带电,形成电压(电势差),但是由于中间的绝缘物质,所以整个电容器是不导电的。

不过,这样的情况是在没有超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提条件下的。

我们知道,任何物质都是相对绝缘的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质是都可以导电的,我们称这个电压叫击穿电压。

电容也不例外,电容被击穿后,就不是绝缘体了。

不过在中学阶段,这样的电压在电路中是见不到的,所以都是在击穿电压以下工作的,可以被当做绝缘体看。

但是,在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。

而电容器充放电的过程是有时间的,这个时候,在极板间形成变化的电场,而这个电场也是随时间变化的函数。

1.滤波电容器交流电(工频或高频)经整流后需用电容器滤波使输出电压平滑,要求电容器容量大,一般多采用铝电解电容器。

铝电解电容器应用时主要问题是温度与寿命关系,基本遵循50℃法则。

因此在很多要求高温和高可靠性场合下,应选用长寿命(如5000h 以上,甚至105℃,5000h)电解电容器。

一般体积小的电解电容器,其寿命相对较短。

用于DC/DC 开关稳压电源输入滤波电容器,因开关变换器是以脉冲形式向电源汲取电能,故滤波电容器中流过较大的高频电流,当电解电容器等效串联电阻(ESR)较大时,将产生较大损耗,导致电解电容器发热。

而低ESR 电解电容器则可明显减小纹波(特别是高频纹波)电流产生的发热。

用于开关稳压电源输出整流的电解电容器,要求其阻抗频率特性在300kHz 甚至500kHz时仍不呈现上升趋势。

而普通电解电容器在100kHz 后就开始呈现上升趋势,用于开关电源输出整流滤波效果相对较差。

笔者在实验中发现,普通CDII 型中4700μF,16V 电解电容器,用于开关电源输出滤波的纹波与尖峰并不比CD03HF 型4700μF,16V 高频电解电容器的低,同时普通电解电容器温升相对较高。

当负载为突变情况时,用普通电解电容器的瞬态响应远不如高频电解电容器。

由于铝电解电容器在高频段不能很好地发挥作用,应辅之以高频特性好的陶瓷或无感薄膜电容器,其主要优点是:高频特性好,ESR 低,如MMK5 型容量1μF 电容器,谐振频率达2MHz 以上,等效阻抗小于0.02Ω,远低于电解电容器,而且容量越小谐振频率越高(可达50MHz 以上),这样将得到很好的电源的输出频率响应或动态响应。

在滤波电容器中我们着重讲解在开关电源中怎样选用滤波电容开关电源怎样选用滤波电容滤波电容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十分关心的问题。

50赫兹工频电路中使用的普通电解电容器,其脉动电压频率仅为100赫兹,充放电时间是毫秒数量级。

为获得更小的脉动系数,所需的电容量高达数十万微法,因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。

而开关电源中的输出滤波电解电容器,其锯齿波电压频率高达数万赫兹,甚至是数十兆赫兹。

这时电容量并不是其主要指标,衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗- 频率”特性。

要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗,同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。

许多电子设计者都知道滤波电容在电源中起的作用,但在开关电源输出端用的滤波电容上,与工频电路中选用的滤波电容并不一样,其上的脉动电压频率仅有 100 赫兹,充放电时间是毫秒数量级,为获得较小的脉动系数,需要的电容量高达数十万微法,因而一般低频用普通铝电解电容器制造,目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。

在开关稳压电源中作为输出滤波用的电解电容器,其上锯齿波电压的频率高达数十千赫,甚至数十兆赫,它的要求和低频应用时不同,电容量并不是主要指标,衡量它好坏的则是它的阻抗一频率特性,要求它在开关稳压电源的工作频段内要有低的等的阻抗,同时,对于电源内部,由于半导体器件开始工作所产生高达数百千赫的尖峰噪声,亦能有良好的滤波作用,一般低频用普通电解电容器在10 千赫左右,其阻抗便开始呈现感性,无法满足开关电源使用要求。

普通的低频电解电容器在万赫兹左右便开始呈现感性,无法满足开关电源的使用要求。

而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子,正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极,负极铝片的两端也分别引出作为负极。

电流从四端电容的一个正端流入,经过电容内部,再从另一个正端流向负载;从负载返回的电流也从电容的一个负端流入,再从另一个负端流向电源负端。

开关稳压电源专用的高频铝电解电容器,它有四端个子,正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极,负极铝片的两端也分别引出作为负极。

稳压电源的电流从四端电容的一个正端流入,经过电容内部,再从另一个正端流向负载;从负载返回的电流也从电容的一个负端流入,再从另一个负端流向电源负端。

因为四端电容具有良好的高频特性,它为减小输出电压的脉动分量以及抑制开关尖峰噪声提供了极为有利的手段。

开关稳压电源具有多功能综合保护:稳压器除了最基本的稳定电压功能以外,还应具有过压保护(超过输出电压的+10%)、欠压保护(低于输出电压的 -10%)、缺相保护、短路过载保护最基本的保护功能。

尖脉冲抑制(可选):电网有时会出现幅值很高,脉宽很窄的尖脉冲,它会击穿耐压较低的电子元件。

稳压电源的抗浪涌组件能够对这样的尖脉冲起到很好的抑制作用。

高频铝电解电容器还有多芯的形式,它将铝箔分成较短的若干小段,用多引出片并联连接以减小容抗中的电阻成份,同时,采用低电阻率的材料并用螺杆作为引出端子,以增强电容器承受大电流的能力。

叠片电容也称为无感电容,一般电解电容器的芯子都卷成圆柱形,等效串联电感较大;叠片电容的结构和书本相仿,因流过电流产生的磁通方向相反而被抵消,因而降低了电感的数值,具有更为优良的高频特性,这种电容一般做成方形,便于固定,还可以适当减小占机体积。

图电容降压电源电路2.吸收与换相电容器随着栅控半导体器件的额定功率越做越大,开关速度越来越快,额定电压越来越高,对缓冲电路的电容器仅仅要求足够的耐压、容量及优异的高频特性是不够的。

在大功率电力电子电路中,由于IGBT的开关速度已小于1μs,要求吸收电路电容器上的电压变化速率dv/dt》V/μs 已是很正常的,有的要求V/μs 甚至V/μs。

对于普通电容器,特别是普通金属化电容器的dv/dt《100V/μs,特殊金属化电容器的dv/dt≤200V/μs,专用双金属化电容器小容量(小于10nF)的dv/dt≤1500V/μs,较大容量(小于0.1μF)的则为600V/μs,在这种巨大且重复率很高的峰值电流冲击下是很难承受的。

损坏电力电子电路的现象。

目前吸收电路专用电容器,即金属箔电极可承受较大的峰值电流和有效值电流冲击,如:较小容量(10nF 以下)的可承受100000V/μs~455000V/μs 的电压变化率、3700A 峰值电流和达9A 有效值电流(如CDV30FH822J03);较大容量(大于10nF,小于0.47μF)或较大尺寸的可承受大于3400V/μs 以及1000A 峰值电流的冲击。

由此可见,尽管同是无感电容、金属化和金属箔电容,应用在吸收电路中将有不同的表现,外形相近但规格不同在这里是绝对不能互换的。

电容器的尺寸将影响电容器的dv/dt 及峰值电流的耐量,一般而言,长度越大dv/dt 和峰值电流则相对较小。

吸收电路中电容器的工作特点是高峰值电流占空比小,有效值电流不十分高,与这种电路相似的还有晶闸管逆变器的换相电容器,尽管这种电容器要求的dv/dt 较吸收电容器小,但峰值电流与有效值电流均较大,采用普通电容器在电流方面不能满足要求。

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