電容是兩個彼此靠近又相互絕緣的導(dǎo)體。濾波電容是指安裝在整流電路兩端用以降低交流脈動波紋系數(shù)提升高效平滑直流輸出的一種儲能器件。由于濾波電路要求儲能電容有較大電容量。所以，絕大多數(shù)濾波電路使用電解電容。電解電容由于其使用電解質(zhì)作為電極(負(fù)極)而得名。電解電容的一端為正極，另一端為負(fù)極，不能接反。正極端連接在整流輸出電路的正端，負(fù)極連接在電路的負(fù)端。在所有需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電路中，設(shè)置濾波電容會使電子電路的工作性能更加穩(wěn)定，同時也降低了交變脈動波紋對電子電路的干擾。濾波電容在電路中的符號一般用“C"表示，電容量應(yīng)根據(jù)負(fù)載電阻和輸出電流大小來確定。電源電壓U越高，電容所帶的電荷q越大。 當(dāng)濾波電容達(dá)到一定容量后，加大電容容量反而會對其他一些指標(biāo)產(chǎn)生有害影響。濾波電容是并聯(lián)在整流電源電路輸出端，用以降低交流脈動波紋系數(shù)、平滑直流輸出的一種儲能器件。
在使用將交流轉(zhuǎn)換為直流供電的電子電路中，濾波電容不僅使電源直流輸出平滑穩(wěn)定，降低了交變脈動電流對電子電路的影響，同時還可吸收電子電路工作過程中產(chǎn)生的電流波動和經(jīng)由交流電源串入的干擾，使得電子電路的工作性能更加穩(wěn)定 。為了獲得良好的濾波效果，電容放電必須慢，電容放電越慢，輸出電壓就越平滑、濾波效果就越好。而電容放電的快慢跟電容的容量C和負(fù)載R有關(guān)，C和R越大,電容放電就越慢。同時濾波電路中選擇的濾波電容的電容量都比較大，最常用的為數(shù)百至數(shù)千微法的電解電容，要求高的場合也有使用鉭電容或鈮電容的;但在幾十千赫茲甚至更高頻率的場合，對頻率特性的要求比對容量的要求顯得重要得多 。
電容濾波是將電容與負(fù)載進(jìn)行并聯(lián)連接。在濾波電路中，電容和電感是基本的濾波元件，它們利用儲能作用，在二極管導(dǎo)通時將一部分能量存儲在電場或磁場中，然后再逐漸釋放出來，從而在負(fù)載上得到比較平滑的波形。
具體來說，將一個大電容和負(fù)載并聯(lián)起來，就可以組成一個電容濾波電路。由于電容具有維持其兩端電壓不變的特性，所以能夠使負(fù)載兩端的電壓波形變得比較平滑。這種濾波方式適用于需要直流電源但電流負(fù)載變化不大的場合。
在選擇濾波電容時，通常需要考慮電容的放電時間常數(shù)(t=Rl*C)，其中Rl為負(fù)載電阻，C為電容值。放電時間常數(shù)越大，放電過程越慢，輸出直流電壓越高，同時脈動成分越小，即濾波效果越好。因此，為了得到較好的濾波效果，通常會選擇較大的電容作為濾波電容。
此外，還需要注意濾波電容的耐壓值，一般應(yīng)大于或等于電路中的最高電壓值，以確保電容能夠正常工作并保護(hù)電路安全。
綜上所述，電容濾波是將電容與負(fù)載并聯(lián)連接，通過電容的儲能和放電作用來平滑負(fù)載兩端的電壓波形，從而得到穩(wěn)定的直流電源。
當(dāng)交流電通過二極管之后因二極管單向?qū)щ娦跃蜁欢O管整流成脈動直流電，可是這種脈動直流電很多時候是不能夠直接使用的。因為我們生活中的很多用電設(shè)備對電源的要求都是很高的，越是精密的設(shè)備對電源的要求越高，所以我們就必須要提高電源質(zhì)量，把整流后的脈動直流電做到盡可能平滑，這就是--“濾波”。
濾波分為電容器濾波和電感器濾波，可是我們發(fā)現(xiàn)在很多濾波電路中往往只有電容器而沒有電感器，由此可以看出電容器在濾波電路中起著至關(guān)重要的作用!
而濾波電容的容量并不是越大越好，而是根據(jù)負(fù)載特性來選擇，如果是“不挑食”的負(fù)載我們選擇濾波電容就可以看心情選擇~~
如果是比較精密的負(fù)載我們就必須給它吃好的和好的當(dāng)國寶一樣伺候著，要不然它一翻臉就夠我們受的了，有點跑題了，，電容器的容量到底該怎么選?我們還是先來做個試驗吧!
濾波，顧名思義，就是過濾不需要的信號波，如下圖1-1所示的高通濾波電路，所謂高通，即輸入信號中，頻率越高的就越容易通過電路來到輸出端，而頻率較低的信號被濾除。在交流電路中(包括強(qiáng)電領(lǐng)域的電力系統(tǒng)以及弱電領(lǐng)域的通信系統(tǒng))，含有各種頻率的交流電壓或電流信號，它們同時在電路中傳輸，但有的頻率信號不是我們所需要的。
這些信號會在電路中造成干擾，為了將這些干擾信號濾除，就產(chǎn)生了各種濾波電路。而電容是濾波電路的一位大功臣，它發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。那么，電容又是如何發(fā)揮它的作用的呢?
說到電容濾波作用，我想大家比較熟悉的應(yīng)該是整流電路中的濾波電容吧?顯然，這里的濾波和上文所說的過濾不同頻率信號的濾波有所不同，因為整流電路的輸出信號不是交流信號，但其實它們是一回事。
總的來說，電容能夠應(yīng)用于濾波，歸功于它的的通交隔直性質(zhì)，即交流信號的頻率越高的信號，越容易通過電容，電容對電流的阻礙作用越小，電容兩端分得的電壓越小;反之，交流信號頻率越小的信號，越不容易通過電容，此時電容對電流的阻礙作用比較大，電容兩端分得電壓也比較大，當(dāng)頻率為零時(即為直流)，電流直接為零，輸入電壓直接等于電容電壓。
濾波電容的作用及特性
首先，我們需要了解濾波電容的基本作用。電源濾波電容是在電源輸出端與負(fù)載之間串聯(lián)的一種電容器，主要作用是過濾電源中的高頻噪聲，保證電源輸出的穩(wěn)定性和可靠性。在電源輸出端，由于電源采用的是交流電轉(zhuǎn)換為直流電的方式，因此輸出電壓會出現(xiàn)一定的交流成分，這就是所謂的“紋波”。紋波會對電路產(chǎn)生干擾，造成電路工作不穩(wěn)定，甚至引起系統(tǒng)故障。而濾波電容能夠通過對交流信號的濾波作用，去除這些干擾信號，使得電源輸出的直流電穩(wěn)定可靠，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行。
濾波電容的特性包括電容值、諧振頻率和安裝電感等。電容值決定了電容能夠存儲的電荷量，從而影響到濾波效果。諧振頻率是電容在特定頻率下呈現(xiàn)最大阻抗的頻率點，也是電容濾波作用范圍的重要參數(shù)。安裝電感則是指電容在安裝過程中產(chǎn)生的電感，它會影響電容的諧振頻率和濾波效果。
在電源設(shè)計中，濾波電容的布局和走線對于濾波效果具有重要影響。傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，電源必須經(jīng)過濾波電容進(jìn)入芯片管腳，以確保電源在進(jìn)入芯片之前已經(jīng)經(jīng)過充分的濾波。然而，隨著系統(tǒng)工作頻率的提升和多層板的普及，這種觀念逐漸受到挑戰(zhàn)。
在低頻板卡和單、雙面板中，由于工作頻率較低，濾波電容的諧振頻率點相對較高，因此電源經(jīng)過濾波電容進(jìn)入芯片管腳是可行的。然而，在高頻板卡和多層板中，情況就有所不同了。隨著工作頻率的提升，PDN(電源供電網(wǎng)絡(luò))噪聲對應(yīng)的頻段也在提高，而濾波電容的諧振頻率點變化不大，因此濾除噪聲的作用范圍有限。此外，電源經(jīng)濾波電容進(jìn)入芯片管腳會增長走線距離，加大寄生電感，進(jìn)一步降低電容諧振頻率，從而影響濾波效果。
在高頻板卡和多層板中，高頻噪聲的濾除更多地依賴于電源、地之間的平板電容和芯片Die內(nèi)電容。平板電容具有高頻響應(yīng)速度快、濾波效果好的特點，能夠有效應(yīng)對幾百兆的高頻電源噪聲。而芯片Die內(nèi)電容則對更高頻率的噪聲具有更好的濾除效果。
因此，在高頻板卡和多層板中，濾波電容的布局應(yīng)該更加靈活。濾波電容可以靠近電源輸入端放置，以減小走線距離和寄生電感，同時利用平板電容和芯片Die內(nèi)電容對高頻噪聲進(jìn)行濾除。這樣不僅可以提高濾波效果，還可以降低系統(tǒng)成本，因為不需要在芯片管腳附近大量布置濾波電容。
為了確保濾波電容的濾波效果，正確的布局與布線至關(guān)重要。首先，濾波電容應(yīng)該盡量靠近電源輸入端放置，以減小走線距離和寄生電感。其次，濾波電容的布線應(yīng)該盡量短而直，避免彎曲和交叉，以減少寄生電容和電感的影響。此外，還應(yīng)該注意電源、地平面之間的緊耦合，以減小電源地之間的阻抗，提高平板電容的濾波效果。
在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的濾波電容類型和參數(shù)。例如，在高頻系統(tǒng)中，可以選擇諧振頻率較高、寄生電感較小的電容;在需要承受較大紋波電流的系統(tǒng)中，可以選擇容量較大、ESR(等效串聯(lián)電阻)較小的電容。
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