需要确认注册邮箱后才能开通博客,立即确认我的邮箱
文章 搜索 高级搜索 ?3? ?3?
  • 滤波器new!
  • LED驱动 new!
  • 新能源 new!
  • PLL
  • PCIE协议
  • 可穿戴
  • LSI
  • FCI
文章 论坛 博客 小组 研讨会
EDN电子技术论坛>博客 >wsdymg博客 >【博客大赛】电源滤波电容使用知识点

wsdymg的博客——无声笛在听风

博主:wsdymg???? ???? ????
介绍: 共同学习,共同进步
文章(21)???? 访问(39869)???? 评论(74)???? 投票(142)???? 订阅本博??

博文列表查看方式: ???

【博客大赛】电源滤波电容使用知识点
发布时间:2016-01-25 16:27:20
技术类别:电源技术
需要确认注册邮箱后才能下载,立即确认我的邮箱

?

??????? 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都十分关心的问题。我们在电源滤波电路上可以看到各种各样的电容,100uF,10uF,100nF,10nF不同的容值,那么这些参数是如何确定的?不要告诉我是抄别人原理图的,呵呵。

???????? 50Hz 工频电路中使用的普通电解电容器,其脉动电压频率仅为100Hz,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 μF,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十kHz,甚至是数十MHz,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。

??????? 普通的低频电解电容器在10kHz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。

??????? 由于四端电容具有良好的高频特性,为减小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。高频铝电解电容器还有多芯的形式,即将铝箔分成 较短的若干段,用多引出片并联连接以减小容抗中的阻抗成份。并且采用低电阻率的材料作为引出端子,提高了电容器承受大电流的能力。

??????? 数字电路要运行稳定可靠,电源一定要”干净“,并且能量补充一定要及时,也就是滤波去耦一定要好。什么是滤波去耦,简单的说就是在芯片不需要电流的时候存储能量,在你需要电流的时候我又能及时的补充能量。不要跟我说这个职责不是DCDC、LDO的吗,对,在低频的时候它们可以搞定,但高速的数字系统就不一样了。

??????? 先来看看电容,电容的作用简单的说就是存储电荷。我们都知道在电源中要加电容滤波,在每个芯片的电源脚放置一个0.1uF的电容去耦。等等,怎么我看到要些板子芯片的电源脚旁边的电容是0.1uF的或者0.01uF的,有什么讲究吗。要搞懂这个道道就要了解电容的实际特性。理想的电容它只是一个电荷的存储器,即C。而实际制造出来的电容却不是那么简单,分析电源完整性的时候我们常用的电容模型如下图所示。

?

85e7d918c0111f289ff61e6646e0b0b8.jpg
?
??????? 图中ESR是电容的串联等效电阻,ESL是电容的串联等效电感,C才是真正的理想电容。ESR和ESL是由电容的制造工艺和材料决定的,没法消除。那这两个东西对电路有什么影响。ESR影响电源的纹波,ESL影响电容的滤波频率特性。

? ?? ? 我们知道电容的容抗Zc=1/ωC,电感的感抗Zl=ωL,( ω=2πf),实际电容的复阻抗为Z=ESR+jωL-1/jωC= ESR+j2πf L-1/j2πf C。可见当频率很低的时候是电容起作用,而频率高到一定的时候电感的作用就不可忽视了,再高的时候电感就起主导作用了。电容就失去滤波的作用了。所以记住,高频的时候电容就不是单纯的电容了。实际电容的滤波曲线如下图所示。
?

92b404c6273c8bcbd40754010c27c208.jpg
??????
???????? 上面说了电容的等效串联电感是电容的制造工艺和材料决定的,实际的贴片陶瓷电容的ESL从零点几nH到几个nH,封装越小ESL就越小。

? ?? ?? ?从上面电容的滤波曲线上我们还看出并不是平坦的,它像一个’V’,也就是说有选频特性,在时候我们希望它是越平越好(前级的板级滤波),而有时候希望它越越尖越好(滤波或陷波)。影响这个特性的是电容的品质因素Q, Q=1/ωCESR,ESR越大,Q就越小,曲线就越平坦,反之ESR越小,Q就越大,曲线就越尖。通常钽电容和铝电解有比较小的ESL,而ESR大,所以钽电容和铝电解具有很宽的有效频率范围,非常适合前级的板级滤波。也就是在DCDC或者LDO的输入级常常用较大容量的钽电容来滤波。而在靠近芯片的地方放一些10uF和0.1uF的电容来去耦,陶瓷电容有很低的ESR。

? ?? ?? 说了那么多,那到底我们在靠近芯片的管脚处放置0.1uF还是0.01uF,下面列出来给大家参考。
?
e4b500a96df2273f7dcc0f532bef63c9.jpg
?
???????? 所以,以后不要见到什么都放0.1uF的电容,有些高速系统中这些0.1uF的电容根本就起不了作用。
分享到:? 新浪微博 ?? 微信 ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
qq空间 ?? 腾讯微博 ?? 人人网 ?? 百度搜藏 ??
??????有[ 36 ]名读者喜欢此文
阅读(5843)?? 评论(19)?? 收藏??I?? 打印??I?? 推荐到小组??I?? 转发到我的博客 (0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
上一篇:[博客大赛]+毕业论文写作注意事项

下一篇:[博客大赛]模拟工程师成长之路

最近到访博主
EDNChina lemonsky flyglory
牛人有话说 - 【博客大赛】电源滤波电容使用知识点
美国的游客 (您将以游客身份发表,请登录 | ?注册)
?
你还可以输入1000
验证码:
分享: 新浪微博?? qq空间?? qq微博?? 人人网?? 百度搜藏??
?
有 [ 9 ] 名读者发表评论 - 【博客大赛】电源滤波电容使用知识点
子夜无声 :
楼主,电解电容上标称的XYA和PX是什么意思
2016-02-01 09:16
电容的X5R,X7R,Y5V,COG等等看上去很奇怪的参数,描述了电容采用的电介质材料类别,温度特性以及误差等参数,不同的值也对应着一定的电容容量的范围。具体来说,就是: X7R常用于容量为3300pF~0.33uF的电容,这类电容适用于滤波,耦合等场合,电介质常数比较大,当温度从0°C变化为70°C时,电容容量的变化为±15%; Y5P与Y5V常用于容量为150pF~2nF的电容,温度范围比较宽,随着温度变化,电容容量变化范围为±10%或者+22%/-82%。 NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损 耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。
(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-28 10:36
听雨的风 :
我倒是觉得理论的东西对实际还是挺有帮助的,有时候知其然更要知其所以然
2016-03-13 22:49
理论的东西对实际起指导作用
(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-27 19:02
幸福的八爪鱼 :
平时很少理论上定量分析这些东西,感觉没啥用呢
2016-03-13 14:31
我倒是觉得理论的东西对实际还是挺有帮助的,有时候知其然更要知其所以然
(0) ???? (0) ???? 回复(1)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-13 22:49
贴片陶瓷电容ESR很小,一般都是一个电解电容并一个贴片陶瓷电容
(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-13 22:47
wsdymg :
滤波电容接在直流电源的正、负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电变平滑。 一般采用大容量的电解电容器或钽电容,也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。但是电容可不仅仅只有滤波作用,还有其他很多功能,耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。
2016-03-10 10:25
平时很少理论上定量分析这些东西,感觉没啥用呢
(0) ???? (0) ???? 回复(1)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-13 14:31

很少有人会关注这些细枝末节的东西吧

(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-13 14:28

广西的游客
看著圖表瞎瞎扯 0.01明显比不比0.1高明几个db 图表上的感性特征曲线表明其等效电感仅仅1nh上下,布线错那么一点就轮不到0.01还是0.1谁优越了
(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-10 11:30
雨打枯荷 :
楼主能讲讲电容的滤波特性吗
2016-02-20 20:06
滤波电容接在直流电源的正、负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电变平滑。 一般采用大容量的电解电容器或钽电容,也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。但是电容可不仅仅只有滤波作用,还有其他很多功能,耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。
(0) ???? (0) ???? 回复(1)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-10 10:25

山东省济南市的游客

其实有时候设计就体现在这些不起眼的小地方,往往被人忽略。

(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-03-09 13:34
zcz2004 :
不错学习了
2016-02-25 19:43
多多交流
(0) ???? (0) ???? 回复(0)
对不起,您还没有登录,请先登录注册
???? 2016-02-26 15:03
转发到我的博客
评论?@无声笛在听风?的“【博客大赛】电源滤波电容使用知识点”
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都十分关心的问题。我们在电源滤波电路上可以看到各种各样的电容,100uF,10uF,100nF,10nF不同的容值,那么这些参数是如何确定的?不要告诉我是抄别人原理图的,呵呵。50Hz工频电路中...
你还可以输入30000
同时评论给?wsdymg
????
快速回复
?
你还可以输入1000
????
引用回复
引用评论?
?
你还可以输入1000
????
博主资料

共同学习,共同进步

文章存档
最新评论
阅读排行
wsdymg的好友
wsdymg的小组???? 加入小组
EDN助学—FPGA/CPLD学习小组
成员18962名
创建者:特权同学 Altera MAX 10 FPGA 成员946名
创建者:EDNChina EDN助学—CAN学习小组与书友会 成员4533名
创建者:PIAE 成员405名
创建者:彩云 《FPGA快速系统原型设计权威指南》书友会 成员471名
创建者:EDNChina Arduino 成员800名
创建者:zhb1190 跟着YGH从零开始学习emwin 成员45名
创建者:像云一样飞翔 FPGA入门 成员270名
创建者:ETRH Studio ZRtech之FPGA学友会 成员2341名
创建者:ZRtech EDN助学--换板、换书俱乐部 成员231名
创建者:EDNChina 《STM32嵌入式系统开发实战指南》书友会 成员135名
创建者:胖螃蟹 博客大赛 成员56名
创建者:rain社区管理 《ARM Linux入门与实践》书友会 成员3221名
创建者:ccn422 Cortex-M0团队 成员77名
创建者:joshua0 TI WEBENCH设计大赛 成员288名
创建者:rain社区管理 ALTERA高级组 成员241名
创建者:coyoo 我爱51单片机 成员415名
创建者:ETRH Studio 《匠人手记》书友会 成员900名
创建者:程序匠人 DIY创意无限 成员589名
创建者:胖螃蟹 《那些年,我们拿下了FPGA》书友会 成员395名
创建者:北航苏阳-Sun 开源硬件创客小组 成员167名
创建者:EE2012 龙江-FPGA学习小组 成员192名
创建者:mige infineon(英飞凌)XC2000学习小组 成员22名
创建者:wy0110
展开
最新网络博文
华为官方回应有关自研手机操作系统的传闻
这颗芯片有故事,你有酒吗?
PCB设计PADS各层的用途和作用
联想收购的得与失 摩托罗拉空壳化使...
传华为智能机销量目标下调2000万部 Ma...
? 更多博文>>
返回博客首页
有问题请反馈