電源濾波電容的容量越大就越好嗎？

大多數讀者學習電容器概念時，最先接觸到的應用可能就是濾波，最常見、最簡單的單電容濾波電路如下圖所示：

其相關的輸入輸出波形如下圖所示：

電容濾波電路原理非常簡單：當輸入脈動電壓ui高于濾波電容兩端電壓時就對電容充電，而當輸入脈動電壓ui低于濾波電容兩端電壓時，濾波電容開始放電承擔對負載提供電量的責任，補償了輸入脈動電壓ui的下降趨勢，從而達到降低脈動電壓的脈動程度（紋波系數）。我們也曾經被教育過：濾波電容越大，則濾波后的輸出電壓紋波越小。

那電源濾波電容的容量越大就越好嗎？

首先，毫無疑問，容量越大則成本越高，但更重要的是，濾波容量大到一定程度，電容容量所帶來的好處會越少。

如前述橋式整流濾波，濾波電容的容量從10uF到100uF，紋波電壓改善是64V-22V=42V，從100uF到1000uF的紋波改善值為22V-4.24V=19.6V，而從1000uF到4700uF的紋波改善值就只有4.24-1.35=2.89V了，如下圖所示：

很明顯可以看到，濾波電容的容量越大，相應的紋波電壓是下降了，但是濾波電容越大，則能夠獲得的好處就更少了，從經濟學的角度看，就是邊際效益越?。ㄐ詢r比低），不值得這么做；

其二，濾波容量過大的必要性。如果一件事情沒有執(zhí)行的必要，那我們就沒有必要去執(zhí)行，這看來是句廢話，然而這也是電路設計中遵循的適用性法則（夠用就好）。

當輸入脈動直流電壓的紋波電壓經濾波電容（電路）后被控制在允許的范圍之內，盡管此時輸出的直流電壓還有些波動（不是十分穩(wěn)定），但我們認為濾波電容的歷史使命已經圓滿完成，濾波電路后面還會有穩(wěn)壓電路進行更為精確地穩(wěn)壓，如下圖所示：

電路系統(tǒng)中的每一個部分都有其主要職責，我們沒有必要花費更多的精力讓濾波電路去執(zhí)行它并不擅長的任務，這與每個人都應當做其最擅長的事情也是一樣的道理，文章最開始我們就已經講述了濾波電容存在的目的：降低交流脈動電壓（紋波系數），而不是用來輸出穩(wěn)定的電壓；

其三，濾波電容過大的可行性。濾波電容的容量過大，則充電電流（紋波電流）也會越大，過大的紋波電流對電路系統(tǒng)是一個致命的傷害。

如果說上面兩點不成為你使用更大容量的濾波電容的理由（比如，你說你有錢任性，我就想做最好的產品感恩社會，報效祖國，花多點錢不在乎），但在紋波電流的限制下，你想使用容量過大的電容都不行（濾波電容會說：你要做好產品我不管，但你要把我弄得太大，搞不好把電路損壞了，這鍋我不背）。

大多數讀者可能對紋波電壓都有所了解，但其實相應的也還有紋波電流（Ripple current），它的定義是：在最高工作溫度條件下，電容器最大所能承受的交流紋波電流的RMS值（有效值），并且指定的紋波為頻率范圍（100Hz～120Hz）的正弦波。

紋波電流在電壓上的表現就是脈動電壓（紋波），電容器所能承受的最大允許紋波電流受溫度、損耗角度及交流頻率等參數的限制，在數據手冊中通常用 IR來表示，如下圖所示的紋波電流（下圖來自VISHAY鋁電解電容038 RSU數據手冊） ：

該系列電解電容的紋波電流如下圖所示：

上圖是耐壓值為25V的濾波電容的部分數據，相同工藝及容量下，耐壓越高則相應的紋波允許電流也越高，那濾波電容的容量過大為什么又會產生更大的紋波電流呢？

對于同樣的橋式整流濾波電路，當濾波電容的容量過大時，其相關波形如下圖所示：

在電路系統(tǒng)剛剛上電時，濾波電容兩端的電壓為零，此時輸入脈動電壓ui會逐漸升高，并同時對濾波電容進行充電，如果濾波電容的容量過大，則電容充電的速度會比較慢（電壓上升慢），當輸入脈動電壓ui達到峰值時，此時的輸入峰值電壓與濾波電容兩端的電壓差最高的，并且兩者之間沒有任何阻抗，如下圖所示：

高壓低阻狀態(tài)就會引起瞬間大電流，濾波電容的容量越大，則瞬間的充電（紋波）電流也越大，此時電路的狀態(tài)就等效于下圖所示：

這種瞬間電流（也稱變浪涌電流）很可能超出濾波電容的最大紋波電流，從而將損壞濾波電容，如果由此引起濾波電容短路故障，則其它相關元器件（如整流二極管、保險絲、開關管）也可能在一瞬間報銷。

當然，很多情況下電源濾波電容必須要很大，因此就必須添加相應的保護電路，比如，我們可以串一個限流電阻在電路中，再額外使用繼電器進行開關控制，如下圖所示：

當電源剛剛上電時，繼電器開關斷開，此時限流電阻R1串聯(lián)在電路中，以防止出現過大的紋波電流，而當濾波電容已經進入正常工作狀態(tài)后，我們將繼電器開關閉合，將限流電阻R1短接，這樣可以避免限流電阻R1消耗不必要的電能。