教你使用电容器抑制电磁干扰方法

实际电容器的等效电路

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)构成的串联网路。电感分量是由引线和电容结构所决定的，电阻是介质材料所固有的。电感分量是影响电容频率特性的主要指标，因此，在分析实际电容器的旁路作用时，用LC串联网络来等效。

图1、实际电容器的等效电路

对滤波特性的影响

实际电容器的特性如图2所示，当角频率为1/LC时，会发生串联谐振，这时电容的阻抗最小，旁路效果最好。超过谐振点之后，电容器的阻抗特性呈现电感阻抗的特性——随频率的升高而增加，旁路效果开始变差。这是，作为旁路器件使用的电容器就开始失去旁路作用。

图2、实际电容器的频率特性

理想电容的阻抗是随着频率的升高而降低，而实际电容的阻抗具有如图2所示的频率特性，在频率较低时，呈现电容性，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3所示。

根据LC电路串联的原理，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的自谐振频率，电容的引线长度是1.6mm。

图3、滤波电容的正确安装方法与错误安装方法

如何使用电容器抑制电磁干扰

尽管从滤除高频噪声的角度看，不希望有电容谐振，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