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    電感電容濾波問題解析
     

    電感的阻抗與頻率成正比,電容的阻抗與頻率成反比,所以,電感可以阻扼高頻通過,電容可以阻扼低頻通過。二者適當組合,就可過濾各種頻率的信號。如在整流電路中,將電容并在負載上或將電感串聯在負載上,可濾去交流紋波。

      電感濾波屬于電流濾波,是靠通過電流產生電磁感應來平滑輸出電流,輸出電壓較低,一般低于交流電壓的有效值;適用于大電流,電流越大濾波效果越好。電容和電感的很多特性是恰恰相反的。

      一般情況下,電解電容的作用是過濾掉電流中的低頻信號,但即使是低頻信號,其頻率也分為了好幾個數量級。因此為了適合在不同頻率下使用,電解電容也分為高頻電容和低頻電容(這里的高頻是相對而言的)。

      低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波,其工作頻率與市電一致為50Hz;而高頻濾波電容主要用在開關電源整流后的濾波,其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。當我們將低頻濾波電容用于高頻電路時,由于低頻濾波電容高頻特性不好,它在高頻充放電時內阻較大,等效電感較高,因此在使用中會因電解液的頻繁極化而產生較大的熱量,而較高的溫度將使電容內部的電解液氣化,電容內壓力升高,最終導致電容的鼓包和爆裂。

      電源濾波電容的大小,平時做設計,前級用4.7u,用于濾低頻,二級用0.1u,用于濾高頻,4.7uF電容的作用是減小輸出脈動和低頻干擾,0.1uF的電容是減小由于負載電流瞬時變化引起的高頻干擾。一般前面那個越大越好,兩個電容值相差大概100倍左右。電源濾波,特別是開關電源,要看你的ESR(電容的等效串聯電阻)有多大,而高頻電容的選擇最好在其自諧振頻率上。大電容是防止浪涌,機理就好比大水庫防洪能力更強一樣;小電容濾高頻干擾,任何器件都可以等效成一個電阻、電感、電容的串并聯電路,也就有了自諧振,只有在這個自諧振頻率上,等效電阻最小,所以濾波最好!

      電容的等效模型為一電感L,一電阻R和電容C的串聯,電感L為電容引線所致,電阻R代表電容的有功功率損耗,電容為C。因而可等效為串聯LC回路求其諧振頻率,串聯諧振的條件為WL=1/WC,W=2*PI*f,從而得到此式子f = 1/(2pi* LC),串聯LC回路中心頻率處電抗最小表現為純電阻,所以中心頻率處起到濾波效果。引線電感的大小因其粗細長短而不同,接地電容的電感一般是1mm為10nH左右,取決于需要接地的頻率。

      采用電容濾波設計需要考慮參數:(1) ESR;(2) ESL;(3) 耐壓值;(4) 諧振頻率。