质疑一种电源去偶电容阵列（附图）

erica · 发表于 2006-8-4 16:21:00

这是我碰到的一个去偶电容的电路，见下图。在这个电路对应的PCB板上，这几个电容是接在电源入口周围的，通常在电源入端并一个大的电解电容（用来滤低频噪声）和一个小的电容（比如：104，用来滤除高频谐波）。图中的这个去偶电容阵列里，还多了103和102，依次比104小一个数量级。这是什么道理呢？
有一种解释如下：
首先，看一下容抗的概念。百度知道中的解释如下：“电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大，交流电容易通过电容，说明电容量大，电容的阻碍作用小；交流电的频率高，交流电也容易通过电容，说明频率高，电容的阻碍作用也小。实验证明，容抗和电容成反比，和频率也成反比。如果容抗用XC表示，电容用C（F）表示，频率用f（Hz)表示，那么Xc=1/2πfc 容抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和电容C，就可以用上式把容抗计算出来。”
按照上面的公式，当交流电的频率越高时，对于同一电容，则容抗越小，即对交流电的阻碍作用越小。这在去偶中是不希望的，因此用并不同容抗电容的办法来滤除不同的谐波。

但是我认为上面这种解释是有些片面的，因为，考虑电容的滤波性能时不能忽略电容阵列的并联容抗，此外，对高频交流电的滤除能力，应当看电容阵列中容抗最小的电容值。我认为兼顾可靠性和成本，选用质量好的电解电容和104就可以了。

我的这种理解也很片面，请大家赐教。谢谢。
[upload=gif]UploadFile/2006-8/0684@52RD_2006721121131448.gif[/upload]

bryant · 发表于 2006-8-4 20:26:00

理论上，电源滤波的电容越大，滤除纹波效果越好，但容值大，封装就大，导致寄生电感大，U=Ldi/dt,电流的变化，会使u变化，有时会适得其反。对于高频滤波，由于不同容值的电容所对应的转折频率，谐振频率不同，对不同频率的滤除效果也不同，因此需要在电源输入端加不同值的电容以达到最好的效果。而几个电容的并联降低了ESL和ESR，是很不错的。至于是否需要104，102，若考虑到cost down，那可以在电路中预留位置，再根据实际的测量ripple的结果决定。另，LCD的输入电压若是笔记本的话，大约是10几伏吧，那c110是6.3v，是不是太小了？或者莫非是手持设备的LCD?![br]+3 RD币

bryant · 发表于 2006-8-4 20:27:00

呵呵，忘了加一句：沙发，沙发耶。。。。

you6565 · 发表于 2006-8-4 22:41:00

不同的频点有不同的容抗.如在RF 900MHz时,增加个100p电容应该有好处.[br]+1 RD币

zhangzh · 发表于 2006-8-5 00:27:00

学习学习！

ewopigj · 发表于 2006-8-5 08:59:00

好应该好好学习

vivianes · 发表于 2006-8-7 08:36:00

是不是对应芯片的PIN角有多个，在layout的时候每个pin分配一个

everset · 发表于 2006-8-7 23:24:00

光从线路图看，我也觉得没有必要。因为104、103、102主要针对高频的，3个电容并联，不如换成204。[br]+1 RD币

wangzi0708 · 发表于 2006-8-9 09:23:00

没有那么理想，不同的电容滤波不同的频点．实际电容被并联了，产生一系列的变化可能靠实验的方式去试，更准确点．[br]+1 RD币

xzjsap · 发表于 2006-8-10 12:13:00

每个电容的阻抗是随着频率增加而减少，到达自谐振频率时最小，然后再随着频率增加而增加.自谐振频率以下表现容抗，自谐振频率以上表现感抗,当杂波信号频率超出选用的电容自谐振频率时，电容起不到滤波的作用.
故容值越大的電容反而對較高頻率的濾波不好(其自谐振频率較低). 樓主的
"

对高频交流电的滤除能力，应当看电容阵列中容抗最小的电容值。我认为兼顾可靠性和成本，选用质量好的电解电容和104就可以了。"

有些片面, 參看附檔電容的頻率特性,每個不同材料不同尺寸的電容就是一條曲線: 但是形狀是基本相同的,只是往不同方向偏移罢了.
 我的觀點:1.电容阵列濾波效果是沒話說的,只是成本上的考慮.
 2. 电容阵列濾波中不應只看电容阵列中容抗最小的电容值
 電容102 和 103 的自谐振频率 (參考附圖中的 Z 最低點) 是不一樣的
 先肯定一下 102 自谐振频率比103高,假設102 的曲線就是附檔,如要濾除102
 自谐振频率(Z最低點)左邊某處頻率的雜訊, 若雜訊的頻率剛好對這103的自谐
 振頻率,其阻抗比102小得多(102Z最低點 Z最低點左邊仍呈容性,)
 3. 为兼顾可靠性和成本考慮,我認為如2樓所說.
 普通場合用一個电解电容和一個高頻小電容都可搞定濾波,EMI等,這裡的
 高頻小電容容值選取應從電路中要濾除雜訊的最高頻率,及EMI等標準考慮.
[upload=jpg]UploadFile/2006-8/06810@52RD_C F-Z.JPG[/upload][br]+5 RD币

luyisa · 发表于 2006-8-10 16:33:00

强烈支持10楼所述！[em01]

mrwyn · 发表于 2006-8-11 14:41:00

不同的电容叠加，滤波效果可能反而会下降
这个可以通过测试得出
所以常用的都是0.1uF和电解电容的组合
不需要一大堆的电容
这个我曾经自己测试过[br]+1 RD币

xzjsap · 发表于 2006-8-11 15:11:00

樓上, 不同的電路不同的場合不同的要求,所有的指標要綜合來考慮!
對於一些要求濾除多種雜訊的場合其則重點就不同,適當的電容陣列組合可起到相當的效果(但並非越多越好)

多數普通場合一個大電解或胆質電容加一高頻旁路電容組合是可以搞定l濾波,emi, emc等要求,

此處有相關電容資料
http://www.52rd.com/bbs/Dispbbs.asp?boardID=101&ID=22705&page=1[br]+3 RD币

HOPE_79 · 发表于 2006-8-12 17:55:00

楼上的有道理！

hectors · 发表于 2006-8-13 00:43:00

学习学习,看样子要多来这个地方取经啊,老弟汗颜啊

blueking · 发表于 2006-8-14 20:03:00

又学习了一把谢谢各位热心的朋友

小虫 · 发表于 2006-8-16 14:17:00

这个电路应该是多频率的，正如前面的所言，每个电容自谐振频率不同，所以滤波频率也不同，如果这个电路是合理的电路，那么电源至少应该给三种频率芯片供电。

crq526 · 发表于 2006-8-16 16:29:00

[em01]

jssyzjz · 发表于 2006-8-17 14:55:00

这个设计追求的保险系数比较高，看第一个电容为1000u说明这个电路功率比较大，如果存在频率比较高的电流比较大的电流波动，多放一些小电容是明智的。

asdka · 发表于 2006-8-19 13:41:00

搂主理解的有错。滤波时应该是在这个频点对地容抗越小，滤波效越好吧。简单的理解就是分压，电容两端分得的电压越小，说明滤波效果越好。结合有兄弟贴出的电容阻抗图可以理解。
低频滤波需要大容量的电容来获得低阻抗，一般用电解电容，比如钽电容。而在高频超过钽电容自身的谐振频率时，其阻抗上升，滤波效果变差。钽电容的谐振频率好像在十M左右？？
因此对于滤高频需要换谐振频率高的电容，比如陶瓷。而大容量的陶瓷由于体积的关系，其寄生电感等会比较大，谐振频率比小容量的低。而且由于工艺的关系，大容量的叠层陶瓷电容做不上去，现在好像有做到100u（？），但是很贵的吧。
这就是滤波时为什么一般会用低谐振频率的大容量电解电容和高谐振频率小容量的陶瓷电容。
总的来说满足谐振频率条件的电容其容值越大滤波效果越好。如果所需滤的频率落在电容的谐振频点上时，其对地阻抗最小，滤波效果最好。比如大家经常看到为了专门滤900M选用专门的电容，就是这个道理。但是在布线时需要注意走线的电感会影响整个谐振频率。

[br]+3 RD币

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