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電容器
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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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