文档介绍：电磁干扰滤波电容器使用方法

电容器是电路中最基本的元件之一,利用电容滤除电路上的高频骚扰和对电
源解耦是所有电路设计人员都熟悉的。但是,随着电磁干扰问题的日益突出,
特别是干扰频率的日益提高,由于不了解电容的基本特性而达不到预期滤波效
果的事情时有发生。本文介绍一些容易被忽略的影响电容滤波性能的参数及使
用电容器抑制电磁骚扰时需要注意的事项。
1 电容引线的作用
在用电容抑制电磁骚扰时,最容易忽视的问题就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,正是利用这一特性,将电容并联在信号线
与地线之间起到对高频噪声的旁路作用。然而,在实际工程中,很多人发现这
种方法并不能起到预期滤除噪声的效果,面对顽固的电磁噪声束手无策。出现
这种情况的一个原因是忽略了电容引线对旁路效果的影响。
实际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。

图 1 实际电容器的等效电路
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。在谐振
点以上,由于 ESL 的作用,电容阻抗随着频率的升高而增加,这是电容呈现电
感的阻抗特性。在谐振点以上,由于电容的阻抗增加,因此对高频噪声的旁路
作用减弱,甚至消失。
电容的谐振频率由 ESL 和 C 共同决定,电容值或电感值越大,则谐振频率
越低,也就是电容的高频滤波效果越差。ESL 除了与电容器的种类有关外,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。因此在实际工程中,要使电容器的引线尽量短,电容器的正确安装方
法和不正确安装方法如图所示。
图 2 滤波电容的正确安装方法与错误安装方法
根据 LC 电路串联谐振的原理,谐振点不仅与电感有关,还与电容值有关,
电容越大,谐振点越低。许多人认为电容器的容值越大,滤波效果越好,这是
一种误解。电容越大对低频干扰的旁路效果虽然好,但是由于电容在较低的频
率发生了谐振,阻抗开始随频率的升高而增加,因此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 (你
使用的电容的引线有这么短吗?)。
表1
电容值自谐振频率(MHz) 电容值自谐振频率(MHz)
1μ F 820 pF
F 4 680 pF
F 560 pF 45
3300pF 470 pF 49
1800 pF 390 pF 54
1100pF 33 330 pF 60
尽管从滤除高频噪声的角度看,电容的谐振是不希望的,但是电容的谐振
并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时,可以通过调整电容的容量,
使谐振点刚好落在骚扰频率上。

由于电容器中的介质参数受到温度变化的影响,因此电容器的电容值也随
着温度变化。不同的介质随着温度变化的规律不同,有些电容器的容量当温度
升高时会减小%以上,常用的滤