電源濾波電容的選取

在電源設(shè)計(jì)中,濾波電容的選取原則是: C≥2.5T/R

其中: C為濾波電容,單位為UF;T為頻率, 單位為Hz;R為負(fù)載電阻,單位為Ω

當(dāng)然,這只是一般的選用原則,在實(shí)際的應(yīng)用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C≥5T/R.

1)理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由于電容兩端引腳的電感效應(yīng),這時(shí)電容應(yīng)該看成是一個(gè)LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數(shù),這表示頻率大于FSR值時(shí),電容變成了一個(gè)電感,如果電容對(duì)地濾波,當(dāng)頻率超出FSR后,對(duì)干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地。

原因在于小電容,SFR值大,對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路,所以在電源濾波電路中:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同。

2)在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,如何確定電容的SFR是多少?如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個(gè)電容還是兩個(gè)電容?

電容的SFR值和電容值有關(guān),和電容的引腳電感有關(guān),所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會(huì)相同,當(dāng)然獲取SFR值的途徑有兩個(gè)：

1)器件Data sheet,如22pf0402電容的SFR值在2G左右

2)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測(cè)其自諧振頻率

知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個(gè)或兩個(gè)電路在于所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑制比.仿真完后,那就是實(shí)際電路試驗(yàn),如調(diào)試手機(jī)接收靈敏度時(shí),LNA的電源濾波是關(guān)鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個(gè)dB.

電容的本質(zhì)是通交流,隔直流,理論上說(shuō)電源濾波用電容越大越好。但由于引線(xiàn)和PCB布線(xiàn)原因,實(shí)際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路,(還有電容本身的電阻,有時(shí)也不可忽略)這就引入了諧振頻率的概念:ω=1/(LC)1/2

在諧振頻率以下電容呈容性,諧振頻率以上電容呈感性。因而一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。

至于到底用多大的電容,這是一個(gè)參考電容諧振頻率

電源濾波電容的大小

平時(shí)做設(shè)計(jì)，前級(jí)用4.7u,用于濾低頻，二級(jí)用0.1u，用于濾高頻，4.7uF的電容作用是減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾，0.1uF的電容應(yīng)該是減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化引起的高頻干擾。一般前面那個(gè)越大越好，兩個(gè)電容值相差大概100倍左右。電源濾波，開(kāi)關(guān)電源，要看你的ESR(電容的等效串聯(lián)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(jī)理就好比大水庫(kù)防洪能力更強(qiáng)一樣;小電容濾高頻干擾，任何器件都可以等效成一個(gè)電阻、電感、電容的串并聯(lián)電路，也就有了自諧振，只有在這個(gè)自諧振頻率(自諧振頻率是當(dāng)容性阻抗(1/2лfC)等于感性阻抗(2лfL)時(shí)的頻率.因?yàn)樵谶@個(gè)頻率上,容性阻抗與感性阻抗相位相差180度,兩個(gè)電抗相減,剩下的阻抗就是純阻性的)上，等效電阻最小，所以濾波最好!

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