寄生对陶瓷、铝和铝聚合物电容器阻抗的改变不同
显示运作在500kHz下的连续同步调节器模拟的电源输出电容器波形。它使用图1所示三种电容器的主要阻抗:陶瓷电容;铝ESR;铝聚合物ESL.
红色线条为铝电解电容器,其由ESR主导。因此,纹波电压与电感纹波电流直接相关。自举升压电容利用其储能来提升电路由某的电位,使其电位值高于为该点供电的电源电压。蓝色线条代表陶瓷电容器的
PFN-C电容器参数
寄生对陶瓷、铝和铝聚合物电容器阻抗的改变不同
显示运作在500kHz下的连续同步调节器模拟的电源输出电容器波形。它使用图1所示三种电容器的主要阻抗:陶瓷电容;铝ESR;铝聚合物ESL.
红色线条为铝电解电容器,其由ESR主导。因此,纹波电压与电感纹波电流直接相关。自举升压电容利用其储能来提升电路由某的电位,使其电位值高于为该点供电的电源电压。蓝色线条代表陶瓷电容器的纹波电压,其拥有小ESL和ESR.这种情况的纹波电压为输出电感纹波电流的组成部分。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。
绿色线条代表纹波电压,其电容器阻抗由其ESL主导,例如:铝聚合物电容器等。在这种情况下,输出滤波器电感和ESL形成一个分压器。这些波形的相对相位与我们预计的一样。ESL主导时,纹波电压引导输出滤波器电感电流。在一年内要测电容器的tg2~3次,目的是检查电容器的可靠情况,每次测量都应在额定电压下或近于额定值的条件下进行。ESR主导时,纹波与电流同相,而电容主导时,其延迟。现实情况下,输出纹波电压并非仅包含来自这些元件中之一的电压。相反,它是所有三个元件电压之和。因此,在纹波电压波形中都能看到其某些部分。
作为超级电容器,其电荷的转移很快,充、放电的速度以秒为单位,而传统电池的充电则需要数个小时。理想状态下,该电容器可以应用于诸如电动汽车再生制动系统中,使用制动能量来产生电流并实现电流的即时存储。
麻烦的是,由于表面积的限制,超级电容器的容量是有限的,远远当电池以卷的形式进行储电的电容量。公司曾经试图增加电极的表面积,例如将多孔导电材料(如目前市场上占主导地位的活性炭)应用于电容器中。但是,他们总是希望做得更好。
解决有限电容的一个方案是制备表面积非常高的材料,如碳纳米管和石墨烯。这两种物质是由单层碳原子构成,已经用于制造高容量的超级电容器。但这两种材料本身十分昂贵,生产相对困难,实现大规模应用不大容易。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。另一种氧化还原-活化分子,该分子容易吸收电子,然后释放电子。但氧化还原-活化分子材料有自己的不足。在经过一些电子周期之后,材料本身就会遭到破坏,其他材料则无法制作多孔的超级电容器。
纹波电流额定值的定义是很复杂的,而且每个厂家在其定义纹波电流额定值时都有其各自的考虑。但是欲想提高纹波电流的承受能力,就得紧紧抓住热阻和允许温升这两个主要因素,对所应用电容器的相关信息了解的越多对提升纹波电流承受能力越有利。如某电容器的400C型和300型电容器的数据手册中给出了85℃、120Hz时的纹波电流额定值,其他温度下的额定值与85℃时额定值的倍。另外,通过频率影响ESR也可能提高纹波电流能力,因此应该根据具体应用和设计采用多种有效的措施来达到预期的效果。
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