开关电源已逐渐进入我们的日常生活和生产中,它以节能,环保,等优点,很快取代了以往传统的那种既笨重效率又低的“线性电源”,很快被人们所接受。容量大(1μF以上)的固定电容器可用万用表的电阻档(R×1000)测量电容器两电极,表针应向阻值小的方向摆动,然后慢慢回摆至∞附近。而电容器在开关电源中是重要且容易产生故障的元器件之一,而且故障现象不容易判别,使维修较为困难。本文就针
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开关电源已逐渐进入我们的日常生活和生产中,它以节能,环保,等优点,很快取代了以往传统的那种既笨重效率又低的“线性电源”,很快被人们所接受。容量大(1μF以上)的固定电容器可用万用表的电阻档(R×1000)测量电容器两电极,表针应向阻值小的方向摆动,然后慢慢回摆至∞附近。而电容器在开关电源中是重要且容易产生故障的元器件之一,而且故障现象不容易判别,使维修较为困难。本文就针对电容器在开关电源中的作用阐述其原理,常见故障分析以及维修方法。
1, 电容在开关电源中的作用
1.1 滤波
滤波是电容的作用中很重要的一部分。几乎所有的电源电路中都会用到。若想更深入了解,读者可以去研读一下郑军奇的《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》,有些例子相当经典。滤波电容好比“水池”,将电能转变成池中的水并能将水还原成电能。从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上大于1 uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000 uF)滤低频,小电容(20 pF)滤高频。
爆浆的种类:
分两类,输入电容爆浆和输出电容爆浆。
对于输入电容来说,就是在电源电路中体积较大、容易较大、额定电压高的电容器,对接收到的电流进行过滤。一般工业上是高压3个单相的两接线柱的电容组成Y形,低压的用1个三接线柱的电容器接成三角形,因为它内部已经接成了三角形了的,留了3个端子直接接线就OK了。输入电容爆浆和电源输入电流及电容器本身的有关。过多的毛刺电压,峰值电压过高,电流不稳定等都使电容过于充放电过于频繁,长时间处于这类工作环境下的电容,内部温度升高很快。超过泄爆口的承受极限就会发生爆浆。
对于输出电容来说,对经电源模块调整后的电流进行滤波与储能。此处电流经过一次过滤,比较平稳,发生爆浆的可能性相对来说小了不少。但如果环境温度过高,电容同样容易发生爆浆。
电容爆浆的原因有很多,比如电流大于允许的稳波电流、使用电压超出工作电压、逆向电压、频繁的充放电等。但是直接的原因就是高温。我们知道电容有一个重要的参数就是耐温值,指的就是电容内部电解液的沸点。表贴电容比插件电容高频时有很好的效能,就是因为它的引线电感很低。当电容的内部温度达到电解液的沸点时,电解液开始沸腾,电容内部的压力升高,当压力超过泄爆口的承受极限就发生了爆浆。所以说温度是导致电容爆浆的直接原因。电容设计使用寿命大约为2万小时,受环境温度的影响也很大。电容的使用寿命随温度的增加而减小,实验证明环境温度每升高10℃,电容的寿命就会减半。主要原因就是温度加速化学反应而使介质随时间退化失效,这样电容寿命终结。为了保证电容的稳定性,电容在插板前要经过长时间的高温环境的测试。即使是在100℃,的电容也可以工作几千个小时。同时,提到的电容的寿命是指电容在使用过程中,电容容量不会超过标准范围变化的10%。电容寿命指的是电容容量的问题,而不是设计寿命到达之后就发生爆浆。只是无法保证电容的设计的容量标准。所以,短时期内,正常使用的板卡电容就发生爆浆的情况,这就是电容问题。另外,不正常的使用情况也有可能发生电容爆浆的情况。
检测电容器好坏的几种常见方法
电容器既是常用的电器元件。也是容易损坏的电器元件,在没有特殊仪表仪器的情况下检测电容器的好坏,可用以几种方法:
1、万用表检测法
对于O.01μF以上的固定电容器。可用万用表的R×1k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容的容量。众所周知,高频设计过程中总是需要功率因素足够高,但是由于电感性负载的存在,往往事与愿违,这时提高功率因数的常用方法就是给电感性负载并联电容器。测试操作时,先用两表笔任意触碰电容的两引脚,然后调换表笔再触碰一次,如果电容是好的,万用表指针会向右摆动一下,随即向左迅速返回无穷大位置。电容量越大,指针摆动幅度越大。如果反复调换表笔触碰电容两引脚,万用表指针始终不向右摆动,说明该电容的容量已0.01μF或者已经消失。测量中,若指针向右摆动后不能再向左回到无穷大位置,说明电容漏电或已经击穿。
高频领域中的电容器
一般情况下,我们接触的多是中、低频的电容器设计应用,正如我们从初中开始学习电容器时也是赫兹数不是很高一样。如果故障是由于外部故障造成的电网电压波动而使断路器跳闸的,应经15分钟后方允许进行试合闸。但是,往往当进入到了高频率的领域时,我们面对的就不仅仅是肉眼所能看到的电容器了,更多的是那些我们根本无法直接察觉到的电容效应。在这里我把从图书馆看到的和自己想到的关于高频领域中的电容器应用知识一一写下来,以求对此有个比较系统一点的认识。
实际上,电容不仅仅只存在于电容器内部,只要两个不同电位的表面相互靠近时就会产生电场,即存在电容效应,其作用就相当于一个电容器。另外,由于长时间运行后,可能造成电容器外壳漆层剥落,铁皮锈蚀,也是造成运行中电容器渗漏油的一个原因。这种无意间所形成的电容器给它一个名字就是寄生电容,它会造成电路中电流的中断。由于这种电容往往与电路并联,则频率较高时,它将起到旁路信号的作用,即降低了信号的功率,从这个意义上来讲,可以说是无形中构成了一个LPF。
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