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。在自谐振频率以下电容表现为容性,在自谐振频率以上电容变为感性,这将会减小RF去耦功能。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
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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。在自谐振频率以下电容表现为容性,在自谐振频率以上电容变为感性,这将会减小RF去耦功能。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。采用该补偿的优点是补偿,高压线路和变压器上的无功电流减少了,而且低压干线和分支线上的无功电流也同时减少,线路压降和线路损耗同时减少。几乎所有的电源电路中都会用到。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。
电容器损坏在开关电源中故障的维修方法
1)对于短路与断路的电容,用万用表很快能测量出元件器的质量好坏。白炽灯泡和电容器串联检测法把白炽灯泡和电容器串联接在220V的交流电源上,如果白炽灯泡的亮度比把它直接接在220V交流电源上暗一些,说明电容器是好的。主要是测量其充电性能,而不是充放电性能,判断出故障的电容器件后,在替换过程中,要特别注意所替换的电容器件一定要在质量上过关,选用质量好的电容器件,在容量上与额定电压上一定要与替换的电容一致或大于已损坏的电容,要替换之前,一定要再次判断即将要替换的电容器件的质量,有时候新买来的的元件器同样存在质量问题,如果不加以判断就安装,假设新买来的元器件真正存在问题,就会给维修带来非常大的困难,因为所换上的元件一般都会认为不存在问题,所以在再次维修时,就不会再检测这个元件,使维修出现非常大的人为故障,从而使维修更加困难。
2)对于电容器出现低效与失效时,常用用的方法是运用代换法,当出现开关电源保护,在其他关键元器件经测量判别后没有故障,而电容器在测量后也不能发现故障时,对电容器件进行普遍代换,因为出现软故障的器件在没有电压与电流的情况下,所判别出的元器件在质量上是没问题的,但在有电压与电流时的工作过程中,元件的质量出现问题,这类故障在用常规的测量法是没办法检查出故障元件的,用代换法可以起到非常好的效果。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
电容器件在开关电源中常常出现故障,而且有些故障不容易判断,同时电容器在开关电源中如何运用而不容易出现故障,希望通通过分析希望得到一定的收获。
绝缘电阻
理想的电容器,在其上加有直流电压时,应没有电流流过电容器,而实际上存在有微小的漏电流。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%。直流电压除以漏电流的值,即为电容器的绝缘电阻。其典型值为100 MΩ到10000MΩ。现在CL11、CBB22等塑料薄膜电容器的绝缘电阻值可达到5000MΩ以上。电容器的绝缘电阻是一个不稳定的电气参数,它会随着温度、湿度、时间的变化而变化。绝缘电阻越大越好。
电容器充放电现象
除颤器工作时,一般是让100 J到300 J的电能,在约2 ms的时间内通过的心脏部位。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。除颤器工作时的电功率在50 kW到150kW之间,这个功率是相当大的,用电池直接供电无法达到,也大大超过了一般家庭的用电功率,而除颤器还必须便于携带,那它使用了什么样的供电装置呢?
除颤器工作时的供电装置是一个C=70 μF的电容器。一般每月对电容器的熔体进行一次检查,如发现烧坏,应立即更换,熔体的规格根据电容器的额定电流大小确定。除颤器内带有电池,先通过电子线路把电池供电的电压升高到约U= 5 000 V,对电容器充电,充电后电容器储存的能量约为W= 12CU2=875 J。由于电容器电压很高,所以可以在很短的时间内释放一部分能量,通过电子线路控制放电的能量了。除颤器的核心就是这个耐压5 000 V以上、70 μ F的电容器,它耐压较高、容量较大,并且体积较小、重量较轻,因此需要精心设计和制造。
电容器是常用的电子元件,而且不断应用在新的领域中。在现在推广的新能源汽车中,电动汽车占有重要地位。电动汽车多数用锂电池供电,锂电池电动汽车的主要缺点就是充电时间长,使用不够方便。
所以还有另一种用电容器作为电源的电动汽车。电容器作为电源的优点是充电时间短,可以反复充电、长期使用,但缺点是一次充电后的行驶里程较短,因此目前还需要对高电压、大容量的电容器做进一步的研究。
关于电容器的充电,有人提出了一个很好的问题:“用电动势为E电动势的电源对电容器充电,充电结束时电容器的电压U=E电动势。造成箱体膨胀的主要原因有:运行时过电压、过电流、操作过电压、室温过高、电容器本身质量问题等。设整个充电过程中充电电量为Q,则电源电动势做功QE电动势,而电容器储存的电能为12QE电动势,电源电动势做功的另外一半能量去哪了?”
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