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    1. 技術資料

      電源濾波電路對鉭電容選型的基本要求

      2020-06-19 13:50:40 sont 2428

       "電子線路對鉭電容選型的基本要求之電源濾波電路
          電源電路是整機線路不可或缺的部分,是系統的&ldquo;心臟&rdquo;,負責系統能量的供應,其質量的好壞影響到整機系統的性能,鉭電容選型我們需要注意什么呢!。電源電路一般分為兩大類:線性電源和開關電源。
      1、線性電源
          這類電源結構簡單,由變壓、整流、濾波三部分組成,紋波系數小、干擾小,缺點是體積龐大、效率低,其結構框圖如下( 圖1) :

      鉭電容
      圖1


          線性電源對濾波電容的要求(鉭電容選型需要注意的):
      (1)R1C1&ge; (1.5~2.5)T,T為電網電壓周期(市電網50Hz,國外網60Hz,航空供電400Hz),即要求濾波電容器有足夠的容量;
      (2)耐壓&ge; 1.414U2;
      (3)較小的損耗,以抑制紋波。
      2、開關電源
          隨著電子裝備不斷地小型化,采用開關電源是必然趨勢,開關電源以其優異的性能,滲透到電能節約、功率變換和自動控制的每一個應用領域。其原理框圖如下圖示( 圖2) :

      鉭電容
      圖2


          開關電源一般又可分為AC/DC變換電源和DC/DC變換電源兩種類型。前者輸入為交流電壓,通過整流濾波后,經功率變換輸出所需的直流電壓,請看原理框圖( 圖3) :

      鉭電容
      圖3


          DC/DC變換電源又可稱為直流斬波器,它將輸入的直流電壓通過功率開關元件轉換成寬度可調的脈動電壓,經濾波后獲得所需的直流電壓,輸出電壓Uo取決于斬波開關的通斷時間及輸入電壓Ui的大小,它們之間的關系如下:Uo=UiTd/T
      原理簡圖如下(圖4) :

      鉭電容
      圖4


          開關電源中經整流后輸出的是比線性電源頻率(100Hz)高很多的脈動電壓,對濾波電容器性能要求更高了。

      開關電源頻率從十幾千赫茲到數兆赫茲,電容器在高頻下其各項電性能參數已發生重大變化,容量大幅衰減,損耗升高,流過電容器可能是安培級的紋波電流,沒有良好高頻特性的電容器是不能擔此工作的。下圖(圖5)為高頻整流濾波交流等效圖。

      鉭電容
      圖5


          在100KHz條件下,電容器所呈現出的阻抗與ESR相差極小即容抗=0,這時起主要作用的是ESR,ESR越小,u0越小,即紋波越小,濾波效果越好。另一方面,ESR越小,電容器消耗的有功功率也越小,發熱量隨之減小,電容器溫升減小,從而能更穩定的工作。
          由此可見,高頻條件下電容器的ESR這一性能指標已成為頭等重要的參數。近年來各電容器廠商在圍繞超低ESR這一參數展開激烈競爭已就不足為奇。
          若施加鉭電容器上的紋波電流Imax過荷,電容器內部溫度則會急劇上升,并因此而降低電容器的可靠性。一般,允許最高紋波電流和紋波電壓與電容器最高允許功耗、ESR、以及外殼尺寸有關。
      Imax=(Pmax/ESR)1/2式中Pmax隨環境溫度和外殼尺寸而異,ESR隨紋波頻率變化。
          此外,由于開關電源存在較多的諸如電容器、電感器、開關變壓器等儲能元件,開關脈沖上升或下降沿容易產生電壓尖峰,尤其是在電源開機或關機瞬間,電容器可能承受超過額定值的瞬間電壓。
      綜上所述,開關電源用濾波電容器主要考慮以下參數:
      (1)等效串聯電阻ESR;
      (2)耗散功率;
      (3)ESL;
      (4)具備一定的瞬間過壓和過流能力。
      3、電源濾波的常用方法
          在相同規格相同性能的濾波電容器中,會因線路設計的不同,其濾波效果會差異很大。
      (1)一般要求較高的濾波線路中,采用電阻、電感與電容混合成T型或 &pi;型濾波,其線路如下( 圖6 、7) :

      鉭電容


          這些濾波電路,既減小了濾波電容在開機瞬間的大電流沖擊,又顯著提高了電源的濾波效果(因RC或LC中濾波時,可看成二者分壓,因C的ESR很小,遠小于R或ZL , 紋波分量很小) 。在高頻開關電源中,常用LC濾波。
      (2)為了避免高頻瞬間干擾,線路中也常采用陶瓷電容與鉭電容相并聯的方式,因陶瓷電容器高頻性能好(可達上百兆赫茲),而鉭電容一般只能達到幾十KHz到上兆赫茲,二者組合后,高頻瞬間干擾可由陶瓷電容濾除,低頻濾波由鉭電容完成,請看下圖(圖8) :

      鉭電容
      圖8


      (3)針對高頻開關電源的濾波,因電容器在高頻狀態下,可能承受安培級的電流,主要考驗其ESR參數,ESR越小,大紋波電流通過時電容器的溫升就越小,其可靠性也就越高。當電源功率較大單支產品無法通過全部紋波電流時,在線路設計中一般可以考慮采用電容器并聯濾波的方式,如下圖所示(圖9) :

      鉭電容
      圖9


          采用這種方法改善紋波吸收效果時,若相并聯的濾波電容器為不同類型產品時,一定要注意以下問題:當紋波頻率在100kHz以上時,濾波電容器的容抗極小,可以省略,兩種電容器通過的紋波電流由其ESR決定,這就有可能造成小容量電容器通過大紋波電流,而大容量的電容器反而通過小紋波電流,在選用電容器時一定要弄清相應產品的ESR性能,注意平衡并留有裕量。
      以上是電源濾波方面鉭電容選型需要注意和考慮的一些問題。

      能量的貯存與轉換電路對鉭電容器選型的基本要求

      本文編輯鉭電容生產廠家-松填科技(new.sont.cc)技術部"

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