电容器及其寄生要素在连续同步降1压调节器中形成不同的纹波电压
图3显示了一个深度连续反激或者降1压调节器的波形,其输出电容器电流可以为正和负,而具体状态会不断变化。红色线条清楚表明了这种情况,其电压由这种电流乘以ESR得出,结果则为一种方波。电容器元件的电压为方波的组成部分。它导致线性充电和放电,如蓝色三角波形所示。大多数厂商的数据手册给出了纹波电流倍乘系数来换算
滤波电容器推荐
电容器及其寄生要素在连续同步降1压调节器中形成不同的纹波电压
图3显示了一个深度连续反激或者降1压调节器的波形,其输出电容器电流可以为正和负,而具体状态会不断变化。红色线条清楚表明了这种情况,其电压由这种电流乘以ESR得出,结果则为一种方波。电容器元件的电压为方波的组成部分。它导致线性充电和放电,如蓝色三角波形所示。大多数厂商的数据手册给出了纹波电流倍乘系数来换算其他温度下纹波电流额定值。仅当电流在过渡期间变化时,电容器ESL的电压才明显。这种电压会非常高,取决于输出电流升时间。请注意,在这种情况下,绿色线条需除以10(假设25 nS电流过渡)。这些大电感尖峰就是在反激或降1压电源中经常出现双级滤波器的众多原因之一。
电力电容器的放电
(1)电容器每次从电网中断开后,应该自动进行放电。其端电压迅速降低,不论电容器额定电压是多少,在电容器从电网上断开30s后,其端电压应不超过65V。
(2)为了保护电容器组,自动放电装置应装在电容器断路器的负荷侧,并经常与电容器直接并联(中间不准装设断路器、隔离开关和熔断器等)。具有非放电装置的电容器组,例如:对于高压电容器用的电压互感器,对于低压电容器用的白炽灯泡,以及与电动机直接联接的电容器组,可以不另装放电装置。正确选择电容器组的保护方式,是确保电容器安全可靠运行的关键,但无论采用哪种保护方式,均应符合以下几项要求:①保护装置应有足够的灵敏度,不论电容器组中单台电容器内部发生故障,还是部分元件损坏,保护装置都能可靠地动作。使用灯泡时,为了延长灯泡的使用寿命,应适当地增加灯泡串联数。
(3)在接触自电网断开的电容器的导电部分前,即使电容器已经自动放电,还必须用绝缘的接地金属杆,短接电容器的出线端,进行单独放电。
高频低阻抗化
对于中小输出功率开关电源的工作频率除少数因价格限制而仍采用20~40kHz外,大多数均在50kHz以上;若未发现异常,则可能是由于外部故障或母线电压波动所致,并经检查正常后,可以试投,否则应进一步对保护做全1面的通电试验。DC/DC电源模块大多在300kHz以上;大功率开关电源的开关频率受主开关(一般采用IGBT)的开关速度限制而一般在20~40kHz。
尽管开关频率有所不同,但是开关电源的输出整流滤波电容器的作用基本相同,主要是通过利用滤波电容器吸收开关频率及其高次谐波频率的电流分量而滤除其纹波电压分量。
在开关电源输出端用的滤波电容,与工频电路中选用的滤波电容并不一样,在工频电路中用作滤波的普通电解电容器,其上的脉动电压频率仅有100Hz,充放电时间是毫秒数量级,为获得较小的脉动系数,需要的电容量高达数十万微法,因而一般低频用普通铝电解电容器制造目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。漏液是开关稳压电源用铝电解电容器常见的失效模式,由于使用环境及工作状态较严酷,常发生漏液失效。
在开关稳压电源中作为输出滤波用的电解电容器,由于大多数的开关电源工作在方波或矩形波的状态,含有及其丰富的高次谐波电压与电流,其上锯齿波电压的频率高达数十千赫,甚至数十兆赫,它的要求和低频应用时不同,电容量并不是主要指标,衡量它好坏的则是它的阻抗频率特性,如图3所示。由于纹波电流为线性,因此这导致一系列时间平方部分,并且外形看似正弦曲线。
耐纹波电流
影响电解电容器性能的主要的参数之一就是纹波电流问题。纹波电流对铝电解电容器的影响主要是在ESR上产生功耗使铝电解电容器发热,进而缩短使用寿命。
降低纹波电流的方法可以采用较大容量的铝电解电容器,毕竟大容量铝电解电容器可承受的纹波电流比小容量的铝电解电容器大;也可以采用多只小容量铝电解电容器的并联方式,还可以选用纹波电流低的电路拓扑结构。
一般而言,反激式变换器产生的开关变换电流相对大。表1是各种开关变换器电路拓扑的直流电流、整流滤波的纹波电流、开关变换电流和滤波电容上的总纹波电流。
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