隔直电路和滤波电路对电容器性能的不同要求

2017-04-07

隔直电路一般都指的是交直流混频信号电路,在此电路中,需要利用钽电容器的单向导电(隔直通交)性把直流信号隔断,只容许交流信号通过。此类电路一般都是音频或视频电路。

滤波电路,顾名思义,此类电路一定是直流电路,电容器在此电路中的作用是利用其电介质层固有的单向导电性来滤除电路中残存的交流纹波信号,使直流信号尽可能纯净。此类电路一般都是控制电路居多。

根据电路信号处理的需要,隔直电路中使用的电容器必须串联,电解电容器使用在此电路,主要是利用其单向导电性来隔断直流信号。而滤波电路使用电容器时则必须并联,电容器在此类电路的作用是尽可能减小交流波信号。

由于电容器的阻抗ESR和容量C及测试或滤波频率f之间的关系见下式:

ESR= tgδ/2πfC

这里:f是频率,单位是 HzC是电容器的容量,单位为法拉。ESR 测试条件是:20℃和100KHz tgδ是电容器的损耗,单位是%,是指电容器的无功功率和总输入功率的比值。

从上面的公式可以推导出如下规律:当电容器的阻抗较大时,较高频率的交流信号不会被滤除,因为此时电容器的容量将会丧失而失效。换句话讲,使用在滤波电路中的电容器的阻抗和需要滤除的频率必须相配;一定频率的交流纹波必须在一定阻抗下转换成热量才能被消除,当交流信号频率较高时,你必须使用频率特性好,阻抗非常低的电容器,例如采用叠层结构的陶瓷电容器。

当电容器串联使用在隔直电路时,此时电容器的作用就是要隔离掉直流信号,否则直流信号会成为频率单一的噪声。过去电视机和音响质量较差时,当音量偏大时,你会听到烦人的嗡嗡声,就是该音频电路的电容器漏电流较大所致。由于钽电容器的漏电流最小,因此,在高级音响的隔直电路里必须使用钽电容器才会在功率较大时杂声(噪声)仍然较小。

多数情况下,电解电容器被使用在电路里都是利用其单向导电性来进行交流杂波的滤除和进行一定功率的放电,此类使用方法占电容器总用量的90%以上。此类电路里电容器的安装方式一定是并联,而隔直电路却要使用电容器滤除直流信号,容许交流信号通过,因此,使用在此类电路里的电容器必须是串联。

通过电路连接方法不同,隔直电路是串联,滤波电路是并联,电容器的作用因此相反。

由于上述两种电路里使用电容器的方法不同,因此电容器的作用几乎相反,但对电容器使用效果影响较大的却仍然是该电容器的等效串联电阻ESR

当该电容器的阻抗较大时,你可以使用在频率较低的滤波电路,因为只有频率较低的交流纹波你才能滤除。当需要滤除的交流纹波频率较高时,你必须使用阻抗很低的电容器才能滤除。

而使用在隔直电路里对阻抗的要求则正好相反。当频率较高时,你必须选择阻抗偏大的电容器有效交流信号才能通过;当频率较低时,你必须选择阻抗较低的电容器有效交流信号才能通过。


——祁怀荣