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各類電源中電容器的正確選用

文章出處：作者：人氣：-發(fā)表時間：2016-03-16 16:13:00

各類電源中電容器的正確選用

電容器作為基本元件在電子線路中起著重要作用，在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，電容器主要用作旁路耦合、電源濾波、隔直以及小信號中的振蕩、延時等。隨著電子線路，特別是電力電子電路的發(fā)展對不同應(yīng)用場合的電容器提出了不同的特殊要求。

電容器的結(jié)構(gòu)上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)（包括空氣）［1］構(gòu)成的。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差），但是由于中間的絕緣物質(zhì)，所以整個電容器是不導(dǎo)電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓（擊穿電壓）的前提條件下的。我們知道，任何物質(zhì)都是相對絕緣的，當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后，物質(zhì)是都可以導(dǎo)電的，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。

電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當(dāng)做絕緣體看。但是，在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。

1.濾波電容器

交流電（工頻或高頻）經(jīng)整流后需用電容器濾波使輸出電壓平滑，要求電容器容量大，一般多采用鋁電解電容器。鋁電解電容器應(yīng)用時主要問題是溫度與壽命關(guān)系，基本遵循50℃法則。因此在很多要求高溫和高可靠性場合下，應(yīng)選用長壽命（如5000h以上，甚至105℃，5000h）電解電容器。一般體積小的電解電容器，其壽命相對較短。

用于DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入濾波電容器，因開關(guān)變換器是以脈沖形式向電源汲取電能，故濾波電容器中流過較大的高頻電流，當(dāng)電解電容器等效串聯(lián)電阻（ESR）較大時，將產(chǎn)生較大損耗，導(dǎo)致電解電容器發(fā)熱。而低ESR電解電容器則可明顯減小紋波（特別是高頻紋波）電流產(chǎn)生的發(fā)熱。

用于開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出整流的電解電容器，要求其阻抗頻率特性在300kHz甚至500kHz時仍不呈現(xiàn)上升趨勢。而普通電解電容器在100kHz后就開始呈現(xiàn)上升趨勢，用于開關(guān)電源輸出整流濾波效果相對較差。筆者在實驗中發(fā)現(xiàn)，普通CDII型中4700μF，16V電解電容器，用于開關(guān)電源輸出濾波的紋波與尖峰并不比CD03HF型4700μF，16V高頻電解電容器的低，同時普通電解電容器溫升相對較高。當(dāng)負(fù)載為突變情況時，用普通電解電容器的瞬態(tài)響應(yīng)遠(yuǎn)不如高頻電解電容器。

由于鋁電解電容器在高頻段不能很好地發(fā)揮作用，應(yīng)輔之以高頻特性好的陶瓷或無感薄膜電容器，其主要優(yōu)點是：高頻特性好，ESR低，如MMK5型容量1μF電容器，諧振頻率達(dá)2MHz以上，等效阻抗小于0.02Ω，遠(yuǎn)低于電解電容器，而且容量越小諧振頻率越高（可達(dá)50MHz以上），這樣將得到很好的電源的輸出頻率響應(yīng)或動態(tài)響應(yīng)。

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