浅谈大电容滤低频和小电容滤高频之间区别

滤波电容

电容是两个彼此靠近又相互绝缘的导体。

滤波电容是指安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件。由于滤波电路要求储能电容有较大电容量。所以，绝大多数滤波电路使用电解电容。电解电容由于其使用电解质作为电极（负极）而得名。

作用

滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。而且对于精密电路而言，往往这个时候会采用并联电容电路的组合方式来提高滤波电容的工作效果。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。滤波电容在开关电源中起著非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员十分关心的问题。

50赫兹工频电路中使用的普通电解电容器，其脉动电压频率仅为100赫兹，充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数，所需的电容量高达数十万微法，因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。而开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率高达数万赫兹，甚至是数十兆赫兹。这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗- 频率”特性。要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。

普通的低频电解电容器在万赫兹左右便开始呈现感性，无法满足开关电源的使用要求。而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子，正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极，负极铝片的两端也分别引出作为负极。电流从四端电容的一个正端流入，经过电容内部，再从另一个正端流向负载；从负载返回的电流也从电容的一个负端流入，再从另一个负端流向电源负端 ［3］ 。

分类

一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）：

（1）低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率和市电一致为50Hz。

（2）高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。

特点

温升低

谐波滤波器回路由电容器串联电抗器组成，在某一谐波阶次形成最低阻抗，用以吸收大量谐波电流，电容器的质量会影响谐波滤波器的稳定吸收效果，电容器的使用寿命跟温度有很大的关系，温度越高寿命越低，滤波全膜电容器具有温升低等特点，可以保证其使用寿命。

损耗低

介质损耗角正切值（tgδ）：≤0.0003。

安全性

符合GB、IEC标准，内部单体电容器均附装保护装置；当线路或单体电容器发生异常时，该保护装置将会立即动作，自动切断电源，以防二次灾害的发生。附装放电电阻，可确保用电及维护保养之安全。外壳采用钢板冲压而成，内外部涂上耐候性良好之高温烤漆安全性特高。

便捷性

体积小且重量轻，搬运安装极为方便

一直有个疑惑：电容感抗是1/jwC，大电容C大，高频时 w也大，阻抗应该很小，不是更适合滤除高频信号？

然而事实却是：大电容滤除低频信号。

今天找到解答如下：

般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号，0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰，还

可以起到稳压的作用

滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波

频率，可以查一下相关厂商的电容资料或者参考厂商提供的资料库软件，根据具体的需要

选择。至于个数就不一定了，看你的具体需要了，多加一两个也挺好的，暂时没用的可以

先不贴，根据实际的调试情况再选择容值。如果你PCB上主要工作频率比较低的话，加两个

电容就可以了，一个虑除纹波，一个虑除高频信号。如果会出现比较大的瞬时电流，建议

再加一个比较大的钽电容。

其实滤波应该也包含两个方面，也就是各位所说的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。

原理我就不说了，实用点的，一般数字电路去耦0.1uF即可，用于10M以下；20M以上用1

到10个uF，去除高频噪声好些，大概按C=1/f 。旁路一般就比较的小了，一般根据谐振

频率

一般为0.1或0.01uF

说到电容，各种各样的叫法就会让人头晕目眩，旁路电容，去耦电容，滤波电容等等，其

实无论如何称呼，它的原理都是一样的，即利用对交流信号呈现低阻抗的特性，这一点可

以通过电容的等效阻抗公式看出来：Xcap=1/2лfC，工作频率越高，电容值越大则电容的

阻抗越小。。在电路中，如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁

路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就可以

称为去耦电容；如果用于滤波电路中，那么又可以称为滤波电容；除此以外，对于直流电

压，电容器还可作为电路储能，利用冲放电起到电池的作用。而实际情况中，往往电容的

作用是多方面的，我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文里，我们统一把这些应

用于高速PCB设计中的电容都称为旁路电容。

电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤波用电容越大越好。

但由于引线和PCB布线原因，实际上电容是电感和电容的并联电路，

（还有电容本身的电阻，有时也不可忽略）

这就引入了谐振频率的概念：ω=1/（LC）1/2

在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容呈感性。

因而一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。

这也能解释为什么同样容值的STM封装的电容滤波频率比DIP封装更高。

至于到底用多大的电容，这是一个参考

电容谐振频率

电容值 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）

不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说——主要靠经验。

更可靠的做法是将一大一小两个电容并联，

一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。

一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方成反比

。

具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi /（R * f * f ）

电源滤波电容如何选取，掌握其精髓与方法，其实也不难。

1）理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少（1/jwc），但由于电容两端引脚的电感效应

，这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路，自谐振频率即器件的FSR参数，这表示频率大于

FSR值时，电容变成了一个电感，如果电容对地滤波，当频率超出FSR后，对干扰的抑制就大打

折扣，所以需要一个较小的电容并联对地，可以想想为什么？

原因在于小电容，SFR值大，对高频信号提供了一个对地通路，所以在电源滤波电路中我们常

常这样理解：大电容虑低频，小电容虑高频，根本的原因在于SFR（自谐振频率）值不同，当然也

可以想想为什么？如果从这个角度想，也就可以理解为什么电源滤波中电容对地脚为什么要

尽可能靠近地了。

2）那么在实际的设计中，我们常常会有疑问，我怎么知道电容的SFR是多少？就算我知道SFR值

，我如何选取不同SFR值的电容值呢？是选取一个电容还是两个电容？

电容的SFR值和电容值有关，和电容的引脚电感有关，所以相同容值的0402，0603，或直插式电

容的SFR值也不会相同，当然获取SFR值的途径有两个，1）器件Data sheet，如22pf0402电容的

SFR值在2G左右， 2）通过网络分析仪直接量测其自谐振频率，想想如何量测？S21？

知道了电容的SFR值后，用软件仿真，如RFsim99，选一个或两个电路在于你所供电电路的工作

频带是否有足够的噪声抑制比。仿真完后，那就是实际电路试验，如调试手机接收灵敏度时，

LNA的电源滤波是关键，好的电源滤波往往可以改善几个dB.

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说的通俗一点，把电容当作一个正在漏水的怀子，把交流电的峰值到来时看作给怀子加水，

在漏水量相等的情况下，那么加水次数的频率高就多用小点的怀子，这样就能保准水位是高的，相反，

在加水次数低频下怀子小了，没等第二次来水时怀中的水位已经下降好多了，所以要用大的水怀来缓

和因漏水造成的水位下降。