濾波電容

電容是兩個彼此靠近又相互絕緣的導體。

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，絕大多數濾波電路使用電解電容。電解電容由于其使用電解質作為電極（負極）而得名。

作用

濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。而且對于精密電路而言，往往這個時候會采用并聯電容電路的組合方式來提高濾波電容的工作效果。

低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率與市電一致為50Hz；而高頻濾波電容主要工作在開關電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。濾波電容在開關電源中起著非常重要的作用，如何正確選擇濾波電容，尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個工程技術人員十分關心的問題。

50赫茲工頻電路中使用的普通電解電容器，其脈動電壓頻率僅為100赫茲，充放電時間是毫秒數量級。為獲得更小的脈動系數，所需的電容量高達數十萬微法，因此普通低頻鋁電解電容器的目標是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優劣的主要參數。而開關電源中的輸出濾波電解電容器，其鋸齒波電壓頻率高達數萬赫茲，甚至是數十兆赫茲。這時電容量并不是其主要指標，衡量高頻鋁電解電容優劣的標準是“阻抗- 頻率”特性。要求在開關電源的工作頻率內要有較低的等效阻抗，同時對于半導體器件工作時產生的高頻尖峰信號具有良好的濾波作用。

普通的低頻電解電容器在萬赫茲左右便開始呈現感性，無法滿足開關電源的使用要求。而開關電源專用的高頻鋁電解電容器有四個端子，正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極，負極鋁片的兩端也分別引出作為負極。電流從四端電容的一個正端流入，經過電容內部，再從另一個正端流向負載；從負載返回的電流也從電容的一個負端流入，再從另一個負端流向電源負端 ［3］ 。

分類

一般情況下，電解電容的作用是過濾掉電流中的低頻信號，但即使是低頻信號，其頻率也分為了好幾個數量級。因此為了適合在不同頻率下使用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容（這里的高頻是相對而言）：

（1）低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率和市電一致為50Hz。

（2）高頻濾波電容主要工作在開關電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬Hz。

特點

溫升低

諧波濾波器回路由電容器串聯電抗器組成，在某一諧波階次形成最低阻抗，用以吸收大量諧波電流，電容器的質量會影響諧波濾波器的穩定吸收效果，電容器的使用壽命跟溫度有很大的關系，溫度越高壽命越低，濾波全膜電容器具有溫升低等特點，可以保證其使用壽命。

損耗低

介質損耗角正切值（tgδ）：≤0.0003。

安全性

符合GB、IEC標準，內部單體電容器均附裝保護裝置；當線路或單體電容器發生異常時，該保護裝置將會立即動作，自動切斷電源，以防二次災害的發生。附裝放電電阻，可確保用電及維護保養之安全。外殼采用鋼板沖壓而成，內外部涂上耐候性良好之高溫烤漆安全性特高。

便捷性

體積小且重量輕，搬運安裝極為方便

一直有個疑惑：電容感抗是1/jwC，大電容C大，高頻時 w也大，阻抗應該很小，不是更適合濾除高頻信號？

然而事實卻是：大電容濾除低頻信號。

今天找到解答如下：

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么容值要取決于你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。至于個數就不一定了，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，用于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；如果用于濾波電路中，那么又可以稱為濾波電容；除此以外，對于直流電

壓，電容器還可作為電路儲能，利用沖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。本文里，我們統一把這些應

用于高速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。

但由于引線和PCB布線原因，實際上電容是電感和電容的并聯電路，

（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。

這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。

至于到底用多大的電容，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并聯，

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），但由于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，這表示頻率大于

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后，對干擾的抑制就大打

折扣，所以需要一個較小的電容并聯對地，可以想想為什么？

原因在于小電容，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，根本的原因在于SFR（自諧振頻率）值不同，當然也

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

盡可能靠近地了。

2）那么在實際的設計中，我們常常會有疑問，我怎么知道電容的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值后，用軟件仿真，如RFsim99，選一個或兩個電路在于你所供電電路的工作

頻帶是否有足夠的噪聲抑制比。仿真完后，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.

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說的通俗一點，把電容當作一個正在漏水的懷子，把交流電的峰值到來時看作給懷子加水，

在漏水量相等的情況下，那么加水次數的頻率高就多用小點的懷子，這樣就能保準水位是高的，相反，

在加水次數低頻下懷子小了，沒等第二次來水時懷中的水位已經下降好多了，所以要用大的水懷來緩

和因漏水造成的水位下降。