電容器是電路中最根基的元件之一,操作濾波電容濾除電路上的高頻滋擾和對電源退耦是所有電路設計人員都熟悉的??墒?,跟著電磁滋擾問題的日益突出,出格是滋擾頻率的日益提高,由于不相識電容的根基特性而達不到預期濾波結果的工作時有產生。本文先容一些容易被忽略的影響電容濾波機能的參數及利用電容器抑制電磁滋擾時需要留意的事項。
1電容引線的浸染
在用濾波電容抑制電磁滋擾時,最容易忽視的問題就是電容引線對濾波結果的影響。濾波電容器的容抗與頻率成反比,正是操作這一特性,將電容并聯在信號線與地線之間起到對高頻噪聲的旁路浸染。然而,在實際工程中,許多人發明這種要領并不能起到預期濾除噪聲的結果,面臨頑固的電磁噪聲束手無策。呈現這種環境的一個原因是忽略了電容引線對旁路結果的影響。
實際電容器的電路模子如圖1所示,它是由等效電感(ESL)、電容和等效電阻(ESR)組成的串聯網絡。
圖1 實際電容器的等效電路
抱負電容的阻抗是跟著頻率的升高低落,而實際電容的阻抗是圖1所示的網絡的阻抗特性,在頻率較低的時候,泛起電容特性,即阻抗隨頻率的增加而低落,在某一點產生諧振,在這點電容的阻抗便是等效串聯電阻ESR。在諧振點以上,由于ESL的浸染,電容阻抗跟著頻率的升高而增加,這是電容泛起電感的阻抗特性。在諧振點以上,由于電容的阻抗增加,因此對高頻噪聲的旁路浸染削弱,甚至消失。
濾波電容的諧振頻率由ESL和C配合抉擇,電容值或電感值越大,則諧振頻率越低,也就是電容的高頻濾波結果越差。ESL除了與電容器的種類有關外,電容的引線長度是一個十分重要的參數,引線越長,則電感越大,電容的諧振頻率越低。因此在實際工程中,要使電容器的引線只管短,電容器的正確安裝要領和不正確安裝要領如圖2所示。
圖2 濾波電容的正確安裝要領與錯誤安裝要領
按照LC電路串聯諧振的道理,諧振點不只與電感有關,還與電容值有關,電容越大,諧振點越低。很多人認為電容器的容值越大,濾波結果越好,這是一種誤解。電容越大對低頻滋擾的旁路結果固然好,可是由于電容在較低的頻率產生了諧振,阻抗開始隨頻率的升高而增加,因此對高頻噪聲的旁路結果變差。表1是差異容量瓷片電容器的自諧振頻率,電容的引線長度是1.6mm(你利用的電容的引線有這么短嗎?)。
表1
盡量從濾除高頻噪聲的角度看,電容的諧振是不但愿的,可是電容的諧振并不是老是有害的。當要濾除的噪聲頻率確按時,可以通過調解電容的容量,使諧振點恰好落在滋擾頻率上。
2.溫度的影響
由于電容器中的介質參數受到溫度變革的影響,因此電容器的電容值也跟著溫度變革。差異的介質跟著溫度變革的紀律差異,有些電容器的容量當溫度升高時會減小70%以上,常用的濾波電容為瓷介質電容,瓷介質電容器有超不變型:COG或NPO,不變型:X7R,和通用型:Y5V或Z5U三種。差異介質的電容器的溫度特性如圖2所示。
圖 3 差異介質電容器的溫度特性
從圖中可以看到,COG電容器的容量險些隨溫度沒有變革,X7R電容器的容量在額定事情溫度范疇變革12%以下,Y5V電容器的容量在額定事情溫度范疇內變革70%以上。這些特性是必需留意的,不然會呈現濾波器在高溫或低溫時機能變革而導致設備發生電磁兼容問題。
COG介質固然不變,但介質常數較低,一般在10~100,因此當體積較小時,容量較小。X7R的介質常數高得多,為2000 ~ 4000,因此較小的體積能發生較大的電容,Y5V的介質常數最高,為5000 ~ 25000。
很多人在選用電容器時,單方面追求電容器的體積小,這種電容器的介質固然具有較高的介質常數,但溫度不變性很差,這會導致設備的溫度特性變差。這在選用電容器時要出格留意,尤其是在軍用設備中。
3.電壓的影響
電容器的電容量不只跟著溫度變革,還會跟著事情電壓變革,
4.7uf 63v,這一點在實際工程必需留意。差異介質質料的電容器的電壓特性如圖3所示。從圖中可以看出,X7R電容器在額定電壓狀態下,其容量降為原始值的70%,
4.7uf 63v,而Y5V電容器的容量降為原始值的30%!相識了這個特性,在選用電容時要在電壓或電容量上留出余量,不然在額定事情電壓狀態下,濾波器會達不到預期的結果。
圖4 電容器的電壓特性
綜合思量溫度和電壓的影響時,電容的變革如圖4所示。
圖5電容器的溫度/電壓特性
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