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直流稳压电源工程师如何选取滤波电容器?

电容可用来减少纹波并吸收直流稳压电源产生的噪声,它还可以用于后级稳压,提高设备的稳定性和瞬态响应能力。直流稳压电源输出中不应出现任何纹波噪声或残留抖动。这些电路常采用钽电容来降低纹波,但钽电容有可能受到直流稳压电源的噪声影响而产生不安全的瞬变现象。为保证可靠工作,必须降低钽电容的额定电压。例如,额定值为10uF/35V的D型钽电容,工作电压应降低到17V,如果用在直流稳压电源输入端过滤纹波,额定35V钽电容可在高达17V的电压导轨上可靠地工作。

高压电源总线系统一般很难达到额定电压降低50%的指标。这种情况限制了钽电容用于电压导轨大于28V的应用。目前,由于钽电容需要被降额使用,高压滤波应用唯一可行的办法是采用体积较大且带引线的电解电容,而不是钽电容。

大电容是退耦电容,即相当于给下级IC提供了一个电荷水池,大电容电压不突变,所以,如果下级IC的IO口转换剧烈,需要大电流时,从退耦电容中提取电流,不会拉低直流稳压电源电压,从这个意义讲,大电容免除下级IC对电源的影响。小电容是作用正好相反,是滤波电容,即电源电压通过整形滤波之后出来的电压仍不可避免的有各次波谐波分量,即有交流分量,所以小电容是免除电压波动对下级IC的影响的。


一、EMI滤波电容的选择

直流稳压电源工程师如何选取滤波电容器?

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)


二、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:

2.1、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。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。总之一句话,旁路,退偶,都是作用于高频干扰。所以电容值要取小。具体要根据实验结果来定。

2.2、作为集成电路的蓄能电容。


三、输出滤波电容器

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。

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。

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)。

输出滤波电容器的容量可按照1000uF/A来选择。


四,输入滤波电容器

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)

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

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