電磁幹擾濾波電容器使用(yòng)方法

時(shí)間:2018-4-20 分(fēn)享到:
電容器是電路中最基本的(de)元件之一,利用(yòng)電容濾除電路上的(de)高(gāo)頻(pín)騷擾和(hé)對(duì)電源解耦是所有電路設計人(rén)員(yuán)都熟悉的(de)。但是,随著(zhe)電磁幹擾問題的(de)日益突出,特别是幹擾頻(pín)率的(de)日益提高(gāo),由于不了(le)解電容的(de)基本特性而達不到預期濾波效果的(de)事情時(shí)有發生。本文介紹一些容易被忽略的(de)影(yǐng)響電容濾波性能的(de)參數及使用(yòng)電容器抑制電磁騷擾時(shí)需要注意的(de)事項。

1:穿心電容的(de)使用(yòng)
在實際工程中,要濾除的(de)電磁噪聲頻(pín)率往往高(gāo)達數百MHz,甚至超過1GHz。對(duì)這(zhè)樣高(gāo)頻(pín)的(de)電磁噪聲必須使用(yòng)穿心電容才能有效地濾除。普通(tōng)電容之所以不能有效地濾除高(gāo)頻(pín)噪聲,是因爲兩個(gè)原因,一個(gè)原因是電容引線電感造成電容諧振,對(duì)高(gāo)頻(pín)信号呈現較大(dà)的(de)阻抗,削弱了(le)對(duì)高(gāo)頻(pín)信号的(de)旁路作用(yòng);另一個(gè)原因是導線之間的(de)寄生電容使高(gāo)頻(pín)信号發生耦合,降低了(le)濾波效果,
穿心電容之所以能有效地濾除高(gāo)頻(pín)噪聲,是因爲穿心電容不僅沒有引線電感造成電容諧振頻(pín)率過低的(de)問題,而且穿心電容可(kě)以直接安裝在金屬面闆上,利用(yòng)金屬面闆起到高(gāo)頻(pín)隔離的(de)作用(yòng)。但是在使用(yòng)穿心電容時(shí),要注意的(de)問題是安裝問題。穿心電容最大(dà)的(de)弱點是怕高(gāo)溫和(hé)溫度沖擊,這(zhè)在将穿心電容往金屬面闆上焊接時(shí)造成很大(dà)困難。許多(duō)電容在焊接過程中發生損壞。特别是當需要将大(dà)量的(de)穿心電容安裝在面闆上時(shí),隻要有一個(gè)損壞,就很難修複,因爲在将損壞的(de)電容拆下(xià)時(shí),會造成鄰近其它電容的(de)損壞。

2:電容引線的(de)作用(yòng)
在用(yòng)電容抑制電磁騷擾時(shí),最容易忽視的(de)問題就是電容引線對(duì)濾波效果的(de)影(yǐng)響。電容器的(de)容抗與頻(pín)率成反比,正是利用(yòng)這(zhè)一特性,将電容并聯在信号線與地線之間起到對(duì)高(gāo)頻(pín)噪聲的(de)旁路作用(yòng)。然而,在實際工程中,很多(duō)人(rén)發現這(zhè)種方法并不能起到預期濾除噪聲的(de)效果,面對(duì)頑固的(de)電磁噪聲束手無策。出現這(zhè)種情況的(de)一個(gè)原因是忽略了(le)電容引線對(duì)旁路效果的(de)影(yǐng)響。
電容的(de)諧振頻(pín)率由ESL和(hé)C共同決定,電容值或電感值越大(dà),則諧振頻(pín)率越低,也(yě)就是電容的(de)高(gāo)頻(pín)濾波效果越差。ESL除了(le)與電容器的(de)種類有關外,電容的(de)引線長(cháng)度是一個(gè)十分(fēn)重要的(de)參數,引線越長(cháng),則電感越大(dà),電容的(de)諧振頻(pín)率越低。因此在實際工程中,要使電容器的(de)引線盡量短,電容器的(de)正确安裝方法和(hé)不正确安裝方法如圖所示。

根據LC電路串聯諧振的(de)原理(lǐ),諧振點不僅與電感有關,還(hái)與電容值有關,電容越大(dà),諧振點越低。許多(duō)人(rén)認爲電容器的(de)容值越大(dà),濾波效果越好,這(zhè)是一種誤解。電容越大(dà)對(duì)低頻(pín)幹擾的(de)旁路效果雖然好,但是由于電容在較低的(de)頻(pín)率發生了(le)諧振,阻抗開始随頻(pín)率的(de)升高(gāo)而增加,因此對(duì)高(gāo)頻(pín)噪聲的(de)旁路效果變差。表1是不同容量瓷片電容器的(de)自諧振頻(pín)率,電容的(de)引線長(cháng)度是1.6mm(你使用(yòng)的(de)電容的(de)引線有這(zhè)麽短嗎?)。
表1
電容值    自諧振頻(pín)率(MHz)    電容值    自諧振頻(pín)率(MHz)
1 F     1.7     820 pF     38.5
0.1 F     4     680 pF     42.5
0.01 F     12.6     560 pF     45
3300pF     19.3     470 pF     49
1800 pF     25.5     390 pF     54
1100pF     33     330 pF     60
盡管從濾除高(gāo)頻(pín)噪聲的(de)角度看,電容的(de)諧振是不希望的(de),但是電容的(de)諧振并不是總是有害的(de)。當要濾除的(de)噪聲頻(pín)率确定時(shí),可(kě)以通(tōng)過調整電容的(de)容量,使諧振點剛好落在騷擾頻(pín)率上。

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