纹波电容计算器
输入负载电流、纹波频率和允许纹波电压，计算电源滤波所需最小电容值。
整流滤波电路 — 电容平滑输出电压纹波
参数输入
V
计算结果
最小电容值 C_min
—
负载电阻 R_load
—
放电时间常数 RC
—
纹波电流有效值
—
ESR建议（≤）
—
推荐耐压值
—
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纹波电容计算公式
电源整流后输出的是脉动直流电，需要并联滤波电容来平滑电压。电容值的大小直接决定了输出纹波电压的幅度——电容越大，纹波越小。
基本公式
在纹波频率的每个周期内，电容向负载放电，电压下降。根据电荷守恒：
C = I_load / (f_ripple × V_ripple)
其中：
- C — 所需最小滤波电容值（法拉 F）
- I_load — 负载电流（安培 A）
- f_ripple — 纹波频率（赫兹 Hz）
- V_ripple — 允许的纹波电压峰峰值（伏特 V）
纹波频率说明
- 半波整流 — 纹波频率 = 电网频率（50Hz电网 → 50Hz）
- 全波/桥式整流 — 纹波频率 = 2 × 电网频率（50Hz电网 → 100Hz）
- 开关电源（SMPS） — 纹波频率 = 开关频率（通常 50kHz~1MHz）
ESR对纹波的影响
实际电容存在等效串联电阻（ESR），纹波电压由两部分组成：
V_ripple = V_ripple(C) + V_ripple(ESR) = I_load/(f×C) + I_ripple × ESR
因此，除了选足够大的电容值，还要选低ESR的电容。建议：
- ESR产生的纹波不超过总纹波的30%
- ESR_max ≤ 0.3 × V_ripple / I_ripple
电容耐压选择
电容额定电压应至少为工作电压的1.5倍以上，留有安全余量：
V_rating ≥ 1.5 × V_out（最低要求）
V_rating ≥ 2.0 × V_out（推荐，长寿命）
工程实践经验
- 工频整流：一般选 1000~4700µF/A（50Hz全波），大功率可适当降低
- 开关电源输出：一般选 22~100µF/A，用低ESR固态电容或陶瓷电容并联
- 大电容+小电容并联：大电解电容滤低频，陶瓷电容（0.1µF）滤高频
- 温度寿命：105°C电容寿命远长于85°C，电源设计优先选105°C
- 纹波电流额定值：选型时确认电容的允许纹波电流大于实际纹波电流
应用场景
- 线性电源整流滤波 — 变压器+桥式整流后的滤波电容选型
- 开关电源输出滤波 — DC-DC变换器输出电容计算
- LDO输入电容 — 确保输入纹波满足LDO PSRR要求
- 音频功放电源 — 大电流低纹波电源设计