如何使用电容抑制电磁干扰

  电容是电路中最基本的元件之一，使用电容器过滤电路上的高频干扰并解耦电源是所有电路设计者所熟悉的。然而，随着电磁干扰问题的日益突出，特别是干扰频率的不断增加，由于对电容器的基本特性缺乏了解，无法达到预期的滤波效果是很常见的。以下是使用电容器抑制电磁干扰时应采取的一些注意事项。

  电容器是在低通滤波器中用作旁路器件的基本滤波器。它利用其阻抗随频率增加而减小的特性，起到了绕过高频干扰的作用。然而，在实际使用中，一定要注意电容器的非理想性。

（1） 实际电容器等效电路

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）组成的串联网络。电感分量由引线和电容结构决定，而电阻是介电材料固有的。电感分量是影响电容器频率特性的主要指标。因此，在分析实际电容器的旁路效应时，使用LC串联网络进行等效。

图1：

（2） 对过滤特性的影响

实际电容器的特性如图2所示。当角频率为1/LC时，发生串联谐振，此时电容器的阻抗最小，旁路效果最好。超过谐振点后，电容器的阻抗特性表现出电感阻抗特性——随着频率的增加而增加，旁路效应开始恶化。这是当用作旁路装置的电容器开始失去其旁路功能时。

图2：

理想电容器的阻抗随着频率的增加而减小，而实际电容器的电阻抗具有图2所示的频率特性。在较低的频率下，它表现出电容，其中阻抗随着频率的增加而减小，并且谐振发生在电容器的阻抗等于等效串联电阻ESR的特定点处。在谐振点以上，由于ESL的影响，电容器的阻抗随着频率的增加而增加，这是表现出电感的电容器的电阻抗特性。在谐振点以上，由于电容器阻抗的增加，对高频噪声的旁路效应减弱甚至消失。

电容器的谐振频率由ESL和C共同决定。电容或电感值越大，谐振频率越低，这意味着电容器的高频滤波效果较差。ESL不仅与电容器的类型有关，还与电容器引线的长度有关。引线越长，电感越大，电容器的谐振频率越低。因此，在实际工程中，有必要使电容器的引线尽可能短。

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电容越大，滤波效果越好，这是一种误解。电容越大，对低频干扰的影响越好，但由于电容在较低频率下的谐振，阻抗开始随着频率的增加而增加，导致对高频噪声的旁路效应较差。

尽管从滤除高频噪声的角度来看，不希望具有电容器谐振，但电容器谐振并不总是有害的。当确定要滤波的噪声的频率时，可以调整电容以确保谐振点刚好落在干扰频率之上。

电磁兼容性设计中使用的电容器需要尽可能高的谐振频率，以便在宽的频率范围内有效地滤波。提高谐振频率有两种方法，一种是尽可能缩短引线的长度，另一种是选择电感较小的类型。