2015年6月17日by 吳川斌

如何正確的選擇濾波電容器

濾波電容器在開關(guān)電源中起著非常重要的作用，如何正確選擇濾波電容，尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個(gè)工程技術(shù)人員都十分關(guān)心的問題。 50Hz 工頻電路中使用的普通電解電容器，其脈動(dòng)電壓頻率僅為100Hz ，充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)。

為獲得更小的脈動(dòng)系數(shù)，所需的電容量高達(dá)數(shù)十萬 μF ，因此普通低頻鋁電解電容器的目標(biāo)是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器，其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)十 kHz ，甚至是數(shù)十 MHz ，這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo)，衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是 “ 阻抗 – 頻率 ” 特性，要求在開關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗，同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。

普通的低頻電解電容器在 10kHz 左右便開始呈現(xiàn)感性，無法滿足開關(guān)電源的使用要求。而開關(guān)電源專用的高頻鋁電解電容器有四個(gè)端子，正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極，負(fù)極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。電流從四端電容的一個(gè)正端流入，經(jīng)過電容內(nèi)部，再從另一個(gè)正端流向負(fù)載；從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入濾波電容的選擇，再從另一個(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端。由于四端電容具有良好的高頻特性，為減小電壓的脈動(dòng)分量以及抑制開關(guān)尖峰噪聲提供了極為有利的手段。高頻鋁電解電容器還有多芯的形式，即將鋁箔分成較短的若干段，用多引出片并聯(lián)連接以減小容抗中的阻抗成份。并且采用低電阻率的材料作為引出端子，提高了電容器承受大電流的能力。

電容器的正確選擇

(1)應(yīng)根據(jù)電路要求選擇電容器的類型。對(duì)于要求不高的低頻電路和直流電路，一般可選用紙介電容器，也可選用低頻瓷介電容器。在高頻電路中，當(dāng)電氣性能要求較高時(shí)，可選用云母電容器、高頻瓷介電容器或穿心瓷介電容器。在要求較高的中頻及低頻電路中，可選用塑料薄膜電容器。在電源濾波、去耦電路中，一般可選用鋁電解電容器。對(duì)于要求可靠性高、穩(wěn)定性高的電路中，應(yīng)選用云母電容器、漆膜電容器或鉭電解電容器。對(duì)于高壓電路，應(yīng)選用高壓瓷介電容器或其他類型的高壓電容器。對(duì)于調(diào)諧電路，應(yīng)選用可變電容器及微調(diào)電容器。

(2)合理確定電容器的電容量及允許偏差。在低頻的耦合及去耦電路中，一般對(duì)電容器的電容量要求不太嚴(yán)格，只要按計(jì)算值選取稍大一些的電容量便可以了。在定時(shí)電路、振蕩回路及音調(diào)控制等電路中，對(duì)電容器的電容量要求較為嚴(yán)格，因此選取電容量的標(biāo)稱值應(yīng)盡量與計(jì)算的電容值相一致或盡量接近，應(yīng)盡量選精度高的電容器。在一些特殊的電路中，往往對(duì)電容器的電容量要求非常精確，此時(shí)應(yīng)選用允許偏差在±0.1％～±0.5％范圍內(nèi)的高精度電容器。

有個(gè)參考公式的，RC=(3-5)*(T/2)的，其中R是等效負(fù)載，T是周期=1/f=0.02s（f按照市電50Hz算），如果前面那個(gè)系數(shù)取中間值4，那邊這個(gè)濾波電容的容量就應(yīng)該是:RC=2T=2*0.02=0.04,所以C=0.04/R（R是等效負(fù)載電阻），假設(shè)R=10ohm，那么這個(gè)電容的容量就是4000uF,實(shí)際就取4700uF了！

(3)選用電容器的工作電壓應(yīng)符合電路要求。一般情況下，選用電容器的額定電壓應(yīng)是實(shí)際工作電壓的1.2～1.3 倍。對(duì)于工作環(huán)境溫度較高或穩(wěn)定性較差的電路濾波電容的選擇，選用電容器的額定電壓應(yīng)考慮降額使用，留有更大的余量才好。若電容器所在電路中的工作電壓高于電容器的額定電壓，往往電容器極易發(fā)生擊穿現(xiàn)象，使整個(gè)電路無法正常工作。電容器的額定電壓一般是指直流電壓，若要用于交流電路，應(yīng)根據(jù)電容器的特性及規(guī)格選用；若要用于脈動(dòng)電路，則應(yīng)按交、直流分量總和不得超過電容器的額定電壓來選用。

(4)優(yōu)先選用絕緣電阻大、介質(zhì)損耗小、漏電流小的電容器。

(5)應(yīng)根據(jù)電容器工作環(huán)境選擇電容器。電容器的性能參數(shù)與使用環(huán)境的條件密切相關(guān)，因此在選用電容器時(shí)應(yīng)注意：

①在高溫條件下使用的電容器應(yīng)選用工作溫度高的電容器；

②在潮濕環(huán)境中工作的電路，應(yīng)選用抗?jié)裥院玫拿芊怆娙萜鳎?/p>

③在低溫條件下使用的電容器，應(yīng)選用耐寒的電容器，這對(duì)電解電容器來說尤為重要，因?yàn)槠胀ǖ碾娊怆娙萜髟诘蜏貤l件下會(huì)使電解液結(jié)冰而失效。

(6)選用電容器時(shí)應(yīng)考慮安裝現(xiàn)場的要求。電容器的外形有很多種，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來選擇電容器的形狀及引腳尺寸。例如，作為高頻旁路用的電容器最好選用穿心式電容器，這樣不但便于安裝，又可兼作接線柱使用。

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文章由啟和科技編輯