输入电源滤波电容可能引起的问题

输入电源滤波电容可能引起的问题

很多用电装置都由适配器通过一段比较长的电源线供电,在用电装置一端有电源滤波电容。随着产品向小型化,便携化方向发展,陶瓷电容在电源滤波中得到了非常广泛的应用。但是这样的系统在输入电压上电瞬间或者输入电压有突变的时候,可能会产生问题。如图1所示。

适配器 1000uF C1

Le

K

VIN C2

用电芯片

图1 电路示意图

在图1中，C1为电源适配器的输出电容，电感Le是电源线的等效电感；电容C2是用电装置的输入滤波电容。开关K可以是用电装置的开关或者电源插头等。在输入电压上电瞬间或者输入电压有突变时产生的问题同上电顺序有关系。如果适配器先接通电源，开关K断开， 那么电容C1就先被充电。在开关K接通瞬间，电容C1就会以比较大的电流通过电感Le向电容C2充电，能量存储在电感Le中，当充电结束以后，电感电流变小或变成零，根据电感的电流、电压特性，此时在图1中的A点就会产生一个很高的瞬态电压，这个瞬态高压可能会损坏用电设备中的某些电路。在上电时，如果先接通开关K，再接通适配器电源，那么就可能没有问题。

即使用电芯片输入端没有加电容，由于寄生电容的存在，也会产生瞬态过冲电压。可以利用下面三个方案之一解决上述问题。

(1) 在图1中C2的电容可以使用一个电解电容，或者同C2串联电阻。如图2和图3

所示。

因为电解电容有比较大的串联等效阻抗（ESR），了上电瞬间电感Le的电流，从而也抑制了在A点产生的瞬态电压。如图2所示。在图1中，如果C2必须使用陶瓷电容，可以同电容串联一个0.3欧至1欧的电阻。如图3所示。

适配器 1000uF C1

Le

K

VIN

用电芯片

C2

电解电容

图2 C2使用电解电容示意图

适配器 1000uF C1

Le

K

VIN

0.3欧姆至1欧姆 C2

用电芯片

图3 同C2串联一个电阻示意图

(2) 在图1中，同电容C2并联一个瞬态电压抑制器（TVS），对产生的瞬态高压加以抑制。TVS

适配器 1000uF C1 Le K VIN C2 TVS 用电芯片 的击穿电压应该小于用电装置能够承受的最大电压。如图4所示。 图4 同C2并联一个TVS管示意图

(3) 在图1中，若电容C2为陶瓷电容，在输入电源和输入电容之间接一个二极管,如图5所示。

适配器 1000uF C1

Le

K

二极管

VIN C2

图5 在C2前面加一个二极管示意图用电芯片