濾波電容如何選擇

濾波電容的選擇

濾波電容的選擇濾波電容的選擇

經過整流橋以後的是脈動直流，波動範圍很大。後面一般用大小兩個電容

大電容用來穩定輸出，眾所周知電容兩端電壓不能突變，因此可以使輸出平滑

小電容是用來濾除高頻干擾的，使輸出電壓純淨

電容越小，諧振頻率越高，可濾除的干擾頻率越高

容量選擇：

（1）大電容,負載越重，吸收電流的能力越強，這個大電容的容量就要越大

（2）小電容，憑經驗，一般104 即可

2.別人的經驗

1、電容對地濾波，需要一個較小的電容並聯對地，對高頻信號提供了一個對地通路。

2、電源濾波中電容對地腳要儘可能靠近地。

3、理論上說電源濾波用電容越大越好，一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。

4、可靠的做法是將一大一小兩個電容並聯,一般要求相差兩個數量級以上,以獲得更大的濾

波頻段.

具體案例: AC220-9V再經過全橋整流後，需加的濾波電容是多大的？ 再經 78LM05 後需加

的電容又是多大？

前者電容耐壓應大於 15V，電容容量應大於 2000 微發以上。 後者電容耐壓應大於 9V，容量

應大於220 微發以上。

2.有一電容濾波的單相橋式整流電路，輸出電壓為24V，電流為 500mA，要求：

（1）選擇整流二極管；

（2）選擇濾波電容；

（3）另：電容濾波是降壓還是增壓？

（1）因為橋式是全波，所以每個二極管電流只要達到負載電流的一半就行了，所以二極管

最大電流要大於250mA；電容濾波式橋式整流的輸出電壓等於輸入交流電壓有效值的1.2倍，

所以你的電路輸入的交流電壓有效值應是20V，而二極管承受的最大反壓是這個電壓的根號

2倍，所以，二極管耐壓應大於 28.2V。

（2）選取濾波電容：1、電壓大於 28.2V；2、求 C的大小：公式 RC≥（3--5）×0.1 秒，

本題中R=24V/0.5A=48 歐

所以可得出C≥（0.00625--0.0104）F，即 C的值應大於 6250μF。

（3）電容濾波是升高電壓。

濾波電容的選用原則

在電源設計中,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為負載電阻,單位為Ω

當然,這只是一般的選用原則,在實際的應用中,如條件(空間和成本)允許,都選取

C≥5T/R.

3.

濾波電容的大小的選取

PCB製版電容選擇

印製板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時．操作它們時均會產生較大火花放電，必須採

用RC 吸收電路來吸收放電電流。一般R 取 1~2kΩ，C 取 2.2~4.7μF

一般的10PF左右的電容用來濾除高頻的干擾信號,0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波干擾,

還可以起到穩壓的作用

濾波電容具體選擇什麼容值要取決於你 PCB上主要的工作頻率和可能對系統造成影響的

諧波頻率，可以查一下相關廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫軟件，根據具體的需

要選擇。至於個數就不一定了，看你的具體需要了，多加一兩個也挺好的，暫時沒用的可以

先不貼，根據實際的調試情況再選擇容值。如果你PCB 上主要工作頻率比較低的話，加兩個

電容就可以了，一個慮除紋波，一個慮除高頻信號。如果會出現比較大的瞬時電流，建議

再加一個比較大的鉭電容。

其實濾波應該也包含兩個方面，也就是各位所說的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。

原理我就不說了，實用點的，一般數字電路去耦 0.1uF即可，用於 10M以下；20M 以上用1

到 10 個 uF，去除高頻噪聲好些，大概按 C=1/f 。旁路一般就比較的小了，一般根據諧振頻

率一般為0.1 或 0.01uF

說到電容，各種各樣的叫法就會讓人頭暈目眩，旁路電容，去耦電容，濾波電容等等，

其實無論如何稱呼，它的原理都是一樣的，即利用對交流信號呈現低阻抗的特性，這一點可

以通過電容的等效阻抗公式看出來：Xcap=1/2лfC，工作頻率越高，電容值越大則電容的

阻抗越小.。在電路中，如果電容起的主要作用是給交流信號提供低阻抗的通路，就稱為旁

路電容；如果主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號對電源的影響，就可以

稱為去耦電容；如果用於濾波電路中，那麼又可以稱為濾波電容；除此以外，對於直流電

壓，電容器還可作為電路儲能，利用衝放電起到電池的作用。而實際情況中，往往電容的

作用是多方面的，我們大可不必花太多的心思考慮如何定義。本文裡，我們統一把這些應

用於高速PCB 設計中的電容都稱為旁路電容.

電容的本質是通交流，隔直流，理論上說電源濾波用電容越大越好。但由於引線和 PCB

佈線原因，實際上電容是電感和電容的並聯電路，還有電容本身的電阻，有時也不可忽略）

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。

這也能解釋為什麼同樣容值的STM 封裝的電容濾波頻率比DIP 封裝更高。

至於到底用多大的電容，這是一個參考

電容諧振頻率

電容值 DIP (MHz) STM (MHz)

1.0μF 2.5 5

0.1μF 8 16

0.01μF 25 50

1000pF 80 160

100 pF 250 500

10 pF 800 1.6(GHz)

不過僅僅是參考而已，用老工程師的話說——主要靠經驗。

更可靠的做法是將一大一小兩個電容並聯，一般要求相差兩個數量級以上，以獲得更大的濾

波頻段。

一般來講，大電容濾除低頻波，小電容濾除高頻波。電容值和你要濾除頻率的平方成反比

。具體電容的選擇可以用公式 C=4Pi*Pi /(R * f * f )，電源濾波電容如何選取，掌握其

精髓與方法，其實也不難。

1）理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由於電容兩端引腳的電感效應

,這時電容應該看成是一個LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數,這表示頻率大於

FSR值時,電容變成了一個電感,如果電容對地濾波,當頻率超出FSR後,對干擾的抑制就大打

折扣,所以需要一個較小的電容並聯對地,可以想想為什麼?

原因在於小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通路,所以在電源濾波電路中我們常

常這樣理解:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在於SFR(自諧振頻率)值不同,當然

也可以想想為什麼?如果從這個角度想,也就可以理解為什麼電源濾波中電容對地腳為什麼

要儘可能靠近地了.

2)那麼在實際的設計中,我們常常會有疑問,我怎麼知道電容的 SFR是多少?就算我知道 SFR

值,我如何選取不同SFR 值的電容值呢?是選取一個電容還是兩個電容?

電容的 SFR值和電容值有關,和電容的引腳電感有關,所以相同容值的 0402,0603,或直插式

電容的SFR 值也不會相同,當然獲取 SFR值的途徑有兩個,1)器件 Data sheet,如 22pf0402

電容的SFR 值在 2G 左右, 2)通過網絡分析儀直接量測其自諧振頻率,想想如何量測?S21?

知道了電容的 SFR 值後,用軟件仿真,如 RFsim99,選一個或兩個電路在於你所供電電路的

工作頻帶是否有足夠的噪聲抑制比.仿真完後,那就是實際電路試驗,如調試手機接收靈敏度

時,LNA的電源濾波是關鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個 dB.

一般來說, 選擇輸出濾波電容主要是為了獲得好的濾波效果，輸出電壓的紋波與芯片的

工作方式(升壓或降壓)以及工作原理有關，單相和多相的計算方法是不同的。舉例來說，假

如使用LTC3406B 芯片，△Vout≈△IL（ESR＋1／8fCout）, 其中，△Vout 是輸出電壓的紋

波，△IL是電感的紋波電流，ESR是輸出濾波電容的內阻，f 是 DC/DC的開關頻率， Cout

是輸出濾波電容的容值。 通過該公式，可以方便地計算出需要的電容參數。

濾波電容範圍太廣了，這裡簡單說說電源旁路（去藕）電容。

濾波電容的選擇要看你是用在局部電源還是全局電源。對局部電源來說就是要起到瞬態供電

的作用。為什麼要加電容來供電呢？是因為器件對電流的需求隨著驅動的需求快速變化（比

如DDR controller）,而在高頻的範圍內討論，電路的分佈參數都要進行考慮。由於分佈電

感的存在，阻礙了電流的劇烈變化，使得在芯片電源腳上電壓降低－－也就是形成了噪聲。

而且，現在的反饋式電源都有一個反應時間－－也就是要等到電壓波動發生了一段時間（通

常是 ms或者 us級）才會做出調整，對於 ns級的電流需求變化來說，這種延遲，也形成了

實際的噪聲。所以，電容的作用就是要提供一個低感抗（阻抗）的路線，滿足電流需求的快

速變化。

基於以上的理論，計算電容量就要按照電容能提供電流變化的能量去計算。選擇電容的種

類，就需要按照它的寄生電感去考慮－－也就是寄生電感要小於電源路徑的分佈電感。