电容倍增器作为电源滤波器的设计

所有这些组成部分都是能量调节策略的重要组成部分

我总是喜欢深入研究不同电路的细节，我喜欢自己在面包板上构建它们。过滤和放大电路总是很有趣的。有一些有趣的线性电路可以通过去除电源输出的噪声来降低电路中的噪声底。

电容乘法器是一种能够去除剩余纹波电压和其他噪声源的优良电路。电容乘法器是一种看似简单的电路，用于调节电源，并消除电源输出上的纹波。在设计和布局方面，你可以很容易地从分立元件或运算放大器IC中设计电容倍增器。这种电路使电容器的行为像一个大得多的电容器，从而在电源电路中提供更好的平滑。

电容倍增器与晶体管

构建电容倍增器电路的第一种方法是使用场效应晶体管(FET)场效应晶体管)．在电容乘法器电路中，具有较高直流增益(beta值)的晶体管提供较大的电容乘法器系数，因此bjt通常不用于电容乘法器，因为其增益为~1。请注意，电容倍增器无论是否使用晶体管，都不是电压调节器，尽管它肯定可以与标准线性调节器(在输入或输出上)或开关调节器(通常在输入上)一起使用。这电路本质上是非线性的并利用晶体管的饱和特性。

下图是一个简单的电容倍增器电路和一个晶体管。在这个电路中，两个电阻起分压器的作用，调节施加到晶体管基极的电压和晶体管的压降。简单的电容倍增器电路有时会省略R2以提供更高的输出电压，但这降低了该电路提供的噪声抑制水平。通过使用R2与电容器并联，晶体管更容易被驱动到饱和，因为集电极基极电压较低，因此晶体管的输出将在较低的水平饱和。然而，这增加了集电极-发射极电压降，从而增加了作为热量的功率耗散。

简单的电容倍增器与晶体管

驱动晶体管到饱和在这里很重要，因为这抑制了输入电压上的纹波而改变输出电压。如果在较低的输入电压下驱动电容倍增器，则需要应用较低的集电极基极电压(即R2 > R1)以确保晶体管进入饱和状态。如果输入电压足够高，可以通过调整R1和R2的值来设置输出电压。

在这个电路中，电容C被放大到(1 + beta)*C，其中beta是晶体管提供的增益。换句话说，电容器C表现得好像它的电容是(1 + beta)*C。虽然单个晶体管的增益是有限的，但通过使用达林顿对，可以提供更高的电容倍增因子。

电容倍增器与运算放大器

一个电容倍增器也可以建立与一个运算放大器而不是晶体管。在这种情况下，运算放大器必须在线性状态下工作，即输入必须是不饱和的。这限制了在电容倍增器电路中可以使用的输入电压值的范围。这种电路的电容放大系数为~100或更大，其中放大系数等于放大器电路中的增益，只要放大器不进入饱和。如果增益小于1，则该电路可视为电容分压器。这个电路如下所示。

电容倍增器与运算放大器。

该电路旨在放大串联RC电路(R2和C串联)中的电容，有效地创建一个更强大的低通滤波器。如果你想设计一个带有运算放大器的电容倍增器，你可以产生一些波德图用不同的C值来检查这个电路提供的过滤。

为什么在PCB中使用电容倍增器?

电容倍增器的工作提供了相同水平的过滤和平滑，作为一个大得多的电容器使用更小的分立元件。具有RC电路的极强低通滤波需要一个或多个大电容器来提供强滚压，这将消耗大量的电路板空间。或者，您可以从使用离散组件的级构建一个更高阶的低通滤波器，但仍然存在同样的问题，并且您需要将3 dB频率设置为非常低的值来正确地滤波纹波。这提供了更好的纹波抑制，但它仍然使用大量的板空间。

使用适当设计的电容倍增器可节省电路板上其他重要元件和电路的空间。尽管这些电路中的权衡是晶体管或放大器产生的热量，以及可以输入到电路的电压水平的限制，但这通常不会严重到需要在电路板中包括庞大的热管理措施，除非您在非常高的电压下工作。你可以通过使用电容倍增器来了解电容倍增器的可靠性烟气分析．

当你需要建立一个电容倍增器或任何其他电路的功率调节，你需要PCB设计和分析软件这包括一整套布局和模拟工具。Allegro PCB Designer凯蒂丝也吃饱了分析工具套件轻松地使用电路执行重要的功率和信号完整性模拟，提供其行为的全面视图。

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