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电磁搅扰滤波电容器详解

本站为您提供的电磁干扰滤波电容器详解,理想电容的阻抗是随着频率的升高降低,而实际电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性,在频率较低的时候,呈现电容特性,即阻抗随频率的增加而降低,在某一点发生谐振,在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。

电容器电路中最根本的元件之一,运用电容滤除电路上的高频打扰和对电源解耦是一切电路设计人员都了解的。可是,跟着电磁搅扰问题的日益突出,特别是搅扰频率的日益进步,由于不了解电容的根本特性而达不到预期滤波效果的作业时有发作。

电磁搅扰滤波器,又叫“EMI滤波器”是一种用于按捺电磁搅扰,特别是电源线路或操控信号线路中噪音的电子线路设备。

电磁搅扰滤波器的功用便是坚持电子设备的内部发作的噪声不向外走漏,一起避免电子设备外部的沟通线路发作的噪声进入设备。

电磁搅扰滤波器一般由无源电子元件的网络组成,这些元件包含电容和电感,它们组成LC电路。

1电容引线的效果 

在用电容按捺电磁打扰时,最简单忽视的问题便是电容引线对滤波效果的影响。电容器的容抗与频率成反比,正是运用这一特性,将电容并联在信号线与地线之间起到对高频噪声的旁路效果。可是,在实践工程中,很多人发现这种办法并不能起到预期滤除噪声的效果,面临固执的电磁噪声束手无策。出现这种状况的一个原因是疏忽了电容引线对旁路效果的影响。 

实践电容器的电路模型如图1所示,它是由等效电感(ESL)、电容和等效电阻(ESR)构成的串联网络。 

电磁搅扰滤波电容器详解

抱负电容的阻抗是跟着频率的升高下降,而实践电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性,在频率较低的时分,出现电容特性,即阻抗随频率的添加而下降,在某一点发作谐振,在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。在谐振点以上,由于ESL的效果,电容阻抗跟着频率的升高而添加,这是电容出现电感的阻抗特性。在谐振点以上,由于电容的阻抗添加,因而对高频噪声的旁路效果削弱,乃至消失。

电容的谐振频率由ESL和C一起决议,电容值或电感值越大,则谐振频率越低,也便是电容的高频滤波效果越差。ESL除了与电容器的品种有关外,电容的引线长度是一个十分重要的参数,引线越长,则电感越大,电容的谐振频率越低。因而在实践工程中,要使电容器的引线尽量短,电容器的正确装置办法和不正确装置办法如图2所示。

电磁搅扰滤波电容器详解

依据LC电路串联谐振的原理,谐振点不只与电感有关,还与电容值有关,电容越大,谐振点越低。许多人以为电容器的容值越大,滤波效果越好,这是一种误解。电容越大对低频搅扰的旁路效果尽管好,可是由于电容在较低的频率发作了谐振,阻抗开端随频率的升高而添加,因而对高频噪声的旁路效果变差。表1是不同容量瓷片电容器的自谐振频率,电容的引线长度是1.6mm(你运用的电容的引线有这么短吗?)。

电磁搅扰滤波电容器详解

尽管从滤除高频噪声的视点看,电容的谐振是不期望的,可是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确守时,能够经过调整电容的容量,使谐振点刚好落在打扰频率上。

2.温度的影响

由于电容器中的介质参数遭到温度改变的影响,因而电容器的电容值也跟着温度改变。不同的介质跟着温度改变的规则不同,有些电容器的容量当温度升高时会减小70%以上,常用的滤波电容为瓷介质电容,瓷介质电容器有超安稳型:COG或NPO,安稳型:X7R,和通用型:Y5V或Z5U三种。不同介质的电容器的温度特性如图2所示。

电磁搅扰滤波电容器详解

从图中能够看到,COG电容器的容量简直随温度没有改变,X7R电容器的容量在额外作业温度规模改变12%以下,Y5V电容器的容量在额外作业温度规模内改变70%以上。这些特性是有必要留意的,不然会出现滤波器在高温或低温时功能改变而导致设备发作电磁兼容问题。 

COG介质尽管安稳,但介质常数较低,一般在10~100,因而当体积较小时,容量较小。X7R的介质常数高得多,为2000 ~ 4000,因而较小的体积能发作较大的电容,Y5V的介质常数最高,为5000 ~ 25000。 

许多人在选用电容器时,片面追求电容器的体积小,这种电容器的介质尽管具有较高的介质常数,但温度安稳性很差,这会导致设备的温度特性变差。这在选用电容器时要特别留意,尤其是在军用设备中。 

3.电压的影响 

电容器的电容量不只跟着温度改变,还会跟着作业电压改变,这一点在实践工程有必要留意。不同介质资料的电容器的电压特性如图3所示。从图中能够看出,X7R电容器在额外电压状态下,其容量降为原始值的70%,而Y5V电容器的容量降为原始值的30%!了解了这个特性,在选用电容时要在电压或电容量上留出余量,不然在额外作业电压状态下,滤波器会达不到预期的效果。 

电磁搅扰滤波电容器详解

归纳考虑温度和电压的影响时,电容的改变如图4所示。

电磁搅扰滤波电容器详解

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5.穿心电容的运用

在实践工程中,要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz,乃至超越1GHz。对这样高频的电磁噪声有必要运用穿心电容才干有效地滤除。一般电容之所以不能有效地滤除高频噪声,是由于两个原因,一个原因是电容引线电感形成电容谐振,对高频信号出现较大的阻抗,削弱了对高频信号的旁路效果;另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发作耦合,下降了滤波效果,如图5所示。 

电磁搅扰滤波电容器详解

穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声,是由于穿心电容不只没有引线电感形成电容谐振频率过低的问题,并且穿心电容能够直接装置在金属面板上,运用金属面板起到高频阻隔的效果。可是在运用穿心电容时,要留意的问题是装置问题。穿心电容最大的缺点是怕高温文温度冲击,这在将穿心电容往金属面板上焊接时形成很大困难。许多电容在焊接过程中发作损坏。特别是当需要将很多的穿心电容装置在面板上时,只需有一个损坏,就很难修正,由于在将损坏的电容拆下时,会形成附近其它电容的损坏。 

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