电容是PWN DC/DC转换器中常用的元件
发布时间:2008/10/8 0:00:00 访问次数:780
电容是pwn dc/dc转换器中常用的元件,它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件,但对频率的特性却刚好相反。应用上,主要是“吸收 ”纹波,具有平滑电压波形的作用。实际的电容并不是理想的元件。电容器由于有介质、接点与引出线,形成一个等效串联内电阻esr。这种等 效串联内电阻在pwn dc/dc转换器中小信号反馈控制上,以及输出纹波抑制的设计上,起着不可忽略的作用。另外,电容等效电路上有一个串联 的电感,它在分析电容器滤波效果时,非常重要。有时加大电容量并不能使电压波形平直,就是因为这个串联寄生电感起着副作用。
电容的串联电阻与节点与引出线有关,也与电解液有关。常见铝电解电容电解质的成分为a12o3,导电率ε比空气约大7倍,为了能继续提高 电容量,把铝箔表面做成有规律的凹凸不平状,使氧化膜表面积加大(因为电容量与表面积成正比),加入的电解液可以在凹凸面上流动。普通 的铝电解电容在高频脉动电流大幅度增加下,高频阻抗温度上升较大,成了开关电源长寿命的最大障碍。所谓好电容是指耐纹波电流,耐温升 ,esr值小。某些电容电解液是受温度影响的,温度升高、电阻减小,即电容串联电阻减小,则电容是理想的。kx16vb和km16vb高温长寿命电容 的阻抗随温度增加而下降的曲线示于如图1中。
温度升高,等效串联电阻(esr)加大,导致电容的寿命缩短,这是普通铝电解电容的缺点。为了改善这一缺点,将电解液覆盖在氧化膜表面后 将其干燥,形成固体式电解质电容,即“钽电容”。目前又用有机半导体代替电解液,也是固体式电解质电容,称为“os电容”,os电容的串 联电阻小了许多。在如图2中示出了常用的几种电容的等效串联电阻值,它们的工作温度从原来的+85℃提高到105℃或125℃。
如图1 电容阻抗与频率的关系(温度的参变量)
如图2 各种电容esr的比较
在开关电源中(或pwm dc/dc转换器中)的电容器,工作时平均电流为零,但因充、放电电流的波形不同,有效值电流是很大的。例如,市电整流输人到开关电源的滤波电路电容,其充电只在市电正弦半波瞬时值高于电容上直流 电压的瞬间才发生,而且是低频的(50 hz),由电容放电供电给开关电源,放电频率是高频的(与开关频率相同)。有效值电流ic(rms)比负载电 流i。大,其计算式为
ic(rms)=1.12i。
电容器的选择,除了考虑有效值以外,还需要考虑纹波电压和耐压的要求。
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电容是pwn dc/dc转换器中常用的元件,它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件,但对频率的特性却刚好相反。应用上,主要是“吸收 ”纹波,具有平滑电压波形的作用。实际的电容并不是理想的元件。电容器由于有介质、接点与引出线,形成一个等效串联内电阻esr。这种等 效串联内电阻在pwn dc/dc转换器中小信号反馈控制上,以及输出纹波抑制的设计上,起着不可忽略的作用。另外,电容等效电路上有一个串联 的电感,它在分析电容器滤波效果时,非常重要。有时加大电容量并不能使电压波形平直,就是因为这个串联寄生电感起着副作用。
电容的串联电阻与节点与引出线有关,也与电解液有关。常见铝电解电容电解质的成分为a12o3,导电率ε比空气约大7倍,为了能继续提高 电容量,把铝箔表面做成有规律的凹凸不平状,使氧化膜表面积加大(因为电容量与表面积成正比),加入的电解液可以在凹凸面上流动。普通 的铝电解电容在高频脉动电流大幅度增加下,高频阻抗温度上升较大,成了开关电源长寿命的最大障碍。所谓好电容是指耐纹波电流,耐温升 ,esr值小。某些电容电解液是受温度影响的,温度升高、电阻减小,即电容串联电阻减小,则电容是理想的。kx16vb和km16vb高温长寿命电容 的阻抗随温度增加而下降的曲线示于如图1中。
温度升高,等效串联电阻(esr)加大,导致电容的寿命缩短,这是普通铝电解电容的缺点。为了改善这一缺点,将电解液覆盖在氧化膜表面后 将其干燥,形成固体式电解质电容,即“钽电容”。目前又用有机半导体代替电解液,也是固体式电解质电容,称为“os电容”,os电容的串 联电阻小了许多。在如图2中示出了常用的几种电容的等效串联电阻值,它们的工作温度从原来的+85℃提高到105℃或125℃。
如图1 电容阻抗与频率的关系(温度的参变量)
如图2 各种电容esr的比较
在开关电源中(或pwm dc/dc转换器中)的电容器,工作时平均电流为零,但因充、放电电流的波形不同,有效值电流是很大的。例如,市电整流输人到开关电源的滤波电路电容,其充电只在市电正弦半波瞬时值高于电容上直流 电压的瞬间才发生,而且是低频的(50 hz),由电容放电供电给开关电源,放电频率是高频的(与开关频率相同)。有效值电流ic(rms)比负载电 流i。大,其计算式为
ic(rms)=1.12i。
电容器的选择,除了考虑有效值以外,还需要考虑纹波电压和耐压的要求。
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