神马文学网開關電源中如何選擇電容器
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/10/03 03:50:46
電容器在電源中最重要的應用是在存儲能量、浪湧電壓保護、EMI抑製和控製電路等方麵。我們可以通過圖1了解到針對不同的應用領域，這些電介質技術彼此競爭或互為補充的關係。
儲能
儲能型電容器通過整流器收集電荷，並將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150000ΜF之間的鋁電解電容器（如EPCOS公司的B43504或B43505）是較為常用的。根據不同的電源要求，器件有時會采用串聯、並聯或其組合的形式，對於功率級超過10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。
要選擇合適的電容值，需查看其額定直流電壓、允許的電壓波紋和充/放電周期。但是，在選擇用於該應用的電解電容器時，應當考慮以下參數。
典型電源中的電容器波紋電流為各個頻率上的波紋電流的組合。波紋電流的RMS（均方根）值決定了電容器的溫升。
常見的一個錯誤是通過把各個頻率上的波紋電流的平方值相加來計算RMS電流負載。實際上，必須考慮到隨著波紋頻率的增加，電容器的ESR下降。
正確的做法是根據波紋因子的頻率圖估算出高頻（到100HZ）時的波紋電流。采用估算的電流平方值來確定波紋電流。這才是真實的電流負載。
由於環境溫度決定著負載條件下的電容器壽命，因此，那些聲譽卓著的製造商們均精確定義了波紋電流負載、環境溫度與概率壽命之間的關係。在實際工作條件下，利用波紋電流負載和環境溫度來確定概率壽命，而將公布的概率壽命作為絕對值。
浪湧電壓保護
開關頻率很高的現代功率半導體器件易受潛在的損害性電壓尖峰脈衝的影響。跨接在功率半導體器件兩端的浪湧電壓保護電容器（如EPCOSB32620-J或B32651..56）通過吸收電壓脈衝限製了峰值電壓，從而對半導體器件起到了保護作用，使得浪湧電壓保護電容器成為功率元件庫中的重要一員。
半導體器件的額定電壓和電流值及其開關頻率左右著浪湧電壓保護電容器的選擇。由於這些電容器承受著很陡的DV/DT值，因此，對於這種應用而言，薄膜電容器是恰當之選。
在額定電壓值高達2000VDC的條件下，典型的電容額定值在470PF～47NF之間。對於大功率的半導體器件，如IGBT，電容值可高達2.2ΜF，電壓在1200VDC的範圍內。
不能僅根據電容值/電壓值來選擇電容器。在選擇浪湧電壓保護電容器時，還應考慮所需的DV/DT值。
耗散因子決定著電容器內部的功率耗散。因此，應選擇一個具有較低損耗因子的電容器作為替換。
EMI/RFI抑製
這些電容器連接在電源的輸入端，以減輕由半導體所產生的電磁或無線電幹擾。由於直接與主輸入線相連，這些電容器易遭受到破壞性的過壓和瞬態電壓。因此，世界上各個地區都推出了不同的安全標準，包括歐洲的EN132 400，美國的UL1414和1283以及加拿大的CSA C22.2NO.0，1和8。
采用塑膜技術的X-級和Y-級電容器（如EPCOSB3292X/B81122）提供了最為廉價的抑製方法之一。抑製電容器的阻抗隨著頻率的增加而減小，允許高頻電流通過電容器。X電容器在線路之間對此電流提供“短路”，Y電容器則在線路與接地設備之間對此電流提供“短路”。
根據所能承受的浪湧電壓的峰值，對X和Y電容器還有更細的分類。例如：一個電容值高達1ΜF的X2電容器的額定峰值浪湧電壓為2.5KV，而電容值相近的X1電容器，其額定峰值浪湧電壓則為4KV。應根據負載斷電期間的峰值電壓來選擇合適的幹擾抑製電容器的級別。
控製和邏輯電路
各類電容器均被應用於電源控製電路中，除非是在惡劣的環境條件下，否則這些電容器都是具有低電壓和低損耗的通用型元件。
在惡劣的環境下使用的電源，通常選用高溫元件。工業或專業用電源，可選擇低ESR元件，如EPCOSB45294係列，在要求較高的總體可靠性時，是不錯的選擇。
為了對裝配的自動化、外型尺寸的壓縮、裝配成本的下降以及由此帶來的生產率的提高等加以利用，大多數設計師試圖沿用控製電路中所采用的SMD電容器技術。但是，選用混合技術以充分利用某些引線元件所具有的低得多的成本這一優人勢 的 工 程 師 也 不 在 少 數。
儲能
儲能型電容器通過整流器收集電荷，並將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150000ΜF之間的鋁電解電容器（如EPCOS公司的B43504或B43505）是較為常用的。根據不同的電源要求，器件有時會采用串聯、並聯或其組合的形式，對於功率級超過10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。
要選擇合適的電容值，需查看其額定直流電壓、允許的電壓波紋和充/放電周期。但是，在選擇用於該應用的電解電容器時，應當考慮以下參數。
典型電源中的電容器波紋電流為各個頻率上的波紋電流的組合。波紋電流的RMS（均方根）值決定了電容器的溫升。
常見的一個錯誤是通過把各個頻率上的波紋電流的平方值相加來計算RMS電流負載。實際上，必須考慮到隨著波紋頻率的增加，電容器的ESR下降。
正確的做法是根據波紋因子的頻率圖估算出高頻（到100HZ）時的波紋電流。采用估算的電流平方值來確定波紋電流。這才是真實的電流負載。
由於環境溫度決定著負載條件下的電容器壽命，因此，那些聲譽卓著的製造商們均精確定義了波紋電流負載、環境溫度與概率壽命之間的關係。在實際工作條件下，利用波紋電流負載和環境溫度來確定概率壽命，而將公布的概率壽命作為絕對值。
浪湧電壓保護
開關頻率很高的現代功率半導體器件易受潛在的損害性電壓尖峰脈衝的影響。跨接在功率半導體器件兩端的浪湧電壓保護電容器（如EPCOSB32620-J或B32651..56）通過吸收電壓脈衝限製了峰值電壓，從而對半導體器件起到了保護作用，使得浪湧電壓保護電容器成為功率元件庫中的重要一員。
半導體器件的額定電壓和電流值及其開關頻率左右著浪湧電壓保護電容器的選擇。由於這些電容器承受著很陡的DV/DT值，因此，對於這種應用而言，薄膜電容器是恰當之選。
在額定電壓值高達2000VDC的條件下，典型的電容額定值在470PF～47NF之間。對於大功率的半導體器件，如IGBT，電容值可高達2.2ΜF，電壓在1200VDC的範圍內。
不能僅根據電容值/電壓值來選擇電容器。在選擇浪湧電壓保護電容器時，還應考慮所需的DV/DT值。
耗散因子決定著電容器內部的功率耗散。因此，應選擇一個具有較低損耗因子的電容器作為替換。
EMI/RFI抑製
這些電容器連接在電源的輸入端，以減輕由半導體所產生的電磁或無線電幹擾。由於直接與主輸入線相連，這些電容器易遭受到破壞性的過壓和瞬態電壓。因此，世界上各個地區都推出了不同的安全標準，包括歐洲的EN132 400，美國的UL1414和1283以及加拿大的CSA C22.2NO.0，1和8。
采用塑膜技術的X-級和Y-級電容器（如EPCOSB3292X/B81122）提供了最為廉價的抑製方法之一。抑製電容器的阻抗隨著頻率的增加而減小，允許高頻電流通過電容器。X電容器在線路之間對此電流提供“短路”，Y電容器則在線路與接地設備之間對此電流提供“短路”。
根據所能承受的浪湧電壓的峰值，對X和Y電容器還有更細的分類。例如：一個電容值高達1ΜF的X2電容器的額定峰值浪湧電壓為2.5KV，而電容值相近的X1電容器，其額定峰值浪湧電壓則為4KV。應根據負載斷電期間的峰值電壓來選擇合適的幹擾抑製電容器的級別。
控製和邏輯電路
各類電容器均被應用於電源控製電路中，除非是在惡劣的環境條件下，否則這些電容器都是具有低電壓和低損耗的通用型元件。
在惡劣的環境下使用的電源，通常選用高溫元件。工業或專業用電源，可選擇低ESR元件，如EPCOSB45294係列，在要求較高的總體可靠性時，是不錯的選擇。
為了對裝配的自動化、外型尺寸的壓縮、裝配成本的下降以及由此帶來的生產率的提高等加以利用，大多數設計師試圖沿用控製電路中所采用的SMD電容器技術。但是，選用混合技術以充分利用某些引線元件所具有的低得多的成本這一優人勢 的 工 程 師 也 不 在 少 數。