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标题: 电源端口串联2个电容的作用？ [打印本页]

作者: 韬略科技EMC 时间: 2023-2-23 09:25
标题: 电源端口串联2个电容的作用？

一、前言

很多车载产品都会在电源正、负极之间串联两个小电容，如下图所示。所以它到底有什么作用呢？是早期设计错误，然后一直沿用，还是大有讲究？

二、安全：增加耐压，防止短路过流起火

我们都知道，两个1000pF、50V的电容串联，等效电容减小到500pF，但是耐压会增加到100V。

如果是12V的系统，那么过7637-5a测试的时候浪涌电压会达到87V，所以两个50V的电容串联之后耐压是100V也可以防止浪涌过压导致电容损坏，造成短路过流起火等故障。

有人说电容前面有大功率TVS可以把浪涌电压钳位到50V以内，但是大功率TVS动作是需要时间的，浪涌电压过来的一瞬间，大功率TVS还没有开始动作，电容就会直接承受浪涌的高电压。

值得一提的是， C1和C7串联，但是后面的电容C6并没有再串联一个电容，这种情况下C6会不会承受不住浪涌电压？

笔者认为可以从这个角度去分析：共模电感会有差模漏感，所以在U1和U2两个节点之间相当于还串联了一个差模电感。当浪涌过来的时候，假设大功率TVS还没动作，U1=87V，电感两端电压为UL，那U2=U1-UL，所以U2的电压是小于87V的，C6耐压50V就够用了，不跟跟前面一样做串联处理。这个思路跟多级浪涌防护是相似的。

三、EMC：高频滤波，减小差共模噪声

串联可以理解，那容值为什么是1000pF？又为什么选择0603的封装？滤的是差模还是共模噪声？

(1)1000pF容值：对于端口滤波而言，高频滤波一般最靠近接插件，因为高频噪声更容易通过传导和空间耦合跑出去，所以靠近接插件端口滤波，可以有效减少耦合。在共模电感L3两端接1000pF的电容，构成π型滤波，可以较好的滤除100MHz-200MHz左右的噪声。

(2)0603封装：对于电容而言，封装越大，寄生电感越大，自谐振频率就越低，就会影响到高频滤波特性，所以一般都会选择0603或者更小的封装。

(4)差模还是共模：我相信大部分人看到两个电容串联就会想到常见的Y电容滤共模噪声的电路（如下图所示），但是我们今天讨论的电路，两个电容中间并没有接地处理，也就达不到Y电容滤共模噪声的作用，只能滤除差模噪声。1000pF的电容和共模电感L3组合成了差共模高频滤波电路。

以上是笔者对于电源端口串联两个电容的理解，不代表是设计的初衷。欢迎有不同想法的朋友留言讨论。

作者: 韬略科技EMC 时间: 2023-2-23 09:27
串联两个电容的设计初衷是什么，有朋友了解么？降低成本？

作者: 韬略科技EMC 时间: 2023-2-23 09:51
新增两个原因，感谢评论提醒的朋友！
1.降低成本（100V耐压的电容要1206封装，较贵，两个50V耐压的0603电容更便宜）
2.安全要求（陶瓷电容失效模式是短路，两个电容串联可以有效防止电容短路造成过电流烧坏线路）

作者: luckyzy2000 时间: 2023-2-23 14:36
解释的不错。。

作者: SZ_Alan 时间: 2023-8-13 16:52
那现在24V系统，过5A是202V，以前标准是174V，请问电容又取多大？

作者: Dc2023090823a 时间: 2023-9-8 11:35
楼主解答准备， layout需要两个电容垂直摆放，也是考虑可靠性，应力问题

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