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电容 —— 应用于电源电路和信号电路的作用

由 cathy 提交于周一, 2 三月 2020 - 17:24

<strong>电容</strong>

作为重要的无源元件，应用十分广泛。本文将介绍电容应用于电源电路，实现旁路、去耦、滤波和储能方面电容的作用，以及电容应用于信号电路，完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用详解。

作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：

电容应用于电源电路，实现滤波、旁路、去耦和储能方面电容的作用：

<strong>1、滤波</strong>

滤波是电容的作用中很重要的一部分，几乎所有的电源电路中都会用到。从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。

有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中，大电容（1000uF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。

<p>工程师在开发电路项目时，经常会遇到一些电源电路设计的需求，比如在智能家居的新风系统项目中，由于<br />
</p>
<ul>
<li>PM2.5传感器的工作电源为5.0V</li>
<li>单片机的工作电源为5.0V</li>
<li>WIFI射频模块的工作电源为5.0V</li>
<li>电机驱动芯片的工作电源为5.0V</li>
</ul>

所以在设计电源电路时，工程师一般会选择将输入的直流DC12V或者DC24V转换成5.0V，用以提供其他电路系统的工作电源。

噪声重要与否，取决于它对目标电路工作的影响程度。

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例如，一个开关电源在3MHz时具有显著的输出电压纹波，如果它为之供电的电路仅有几Hz的带宽，如温度传感器等，则该纹波可能不会产生任何影响。但是，如果该开关电源为RF锁相环（PLL）供电，结果可能大不相同。

为了成功设计一个鲁棒的系统，了解噪声源至关重要。就低压差（LDO）调节器而言，或者说对于任何电路，噪声源都可以分为两大类：内部噪声和外部噪声。内部噪声好比是您头脑中的噪声，外部噪声则好比是来自喷气式飞机的噪声。

今天我们只谈内部噪声。内部噪声有许多来源，各种噪声源都有自己独一无二的特性。内部噪声主要有以下几类：热噪声、1/f噪声、散粒噪声、爆裂或爆米花噪声。

1、陶瓷电容器可采用各种各样的电介质，每种电介质具有不同的特性，这些特性可在其温度和电压范围内极大地影响性能。最常见的两种电介质是Y5V和X5R，而Y5V电介质价格低廉，可在小封装中提供高电容，但其电容在其电压和温度范围内变化很大，不适合DC/DC应用。

X5R和X7R电介质更适合于输出电容器应用，因为其特性在它们的工作范围内更稳定，并且被高度推荐。

2、正确地选择电容器和电感器的值会使电路更加稳定，但是好的PCB设计仍然是避免高纹波甚至自振荡的关键。

3、通过添加PI滤波器，可以更好地保护MCU的更多纹波敏感电源（例如：模拟电压基准）。

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4、电源余量要留足

本视频我们将讨论如何解决电源电路损耗问题。

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<strong>➤本期主题：</strong>电源电路测试小技巧 — 纹波测量
<strong>➤本期讲师：</strong>陆宇, Maxim Integrated TTS应用工程师

<strong>➤ 内容提要</strong>
1、如何判断一个电源电路的好坏
2、如何正确的测量纹波
3、使用喜马拉雅系列MAX17503开发板进行测试

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