电源端口串联2个电容的作用？

韬略科技EMC · 发表于 2023-2-23 09:25

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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。