开关电源中电容器的选择
- 格式:ppt
- 大小:313.00 KB
- 文档页数:25


电源滤波电容的选择与计算
电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可
以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载
上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.;电容滤波属电压滤波,是直接储存脉动电压来
平滑输出电压,输出电压高,接近交流电压峰值;适用于小电流,电流越小滤波效果越好;
电感滤波属电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,输出电压低,低于交流电压有效值;适用于大电流,电流越大滤波效果越好;电容和电感的很多特性是恰恰相反的;
一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级;因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容这里的高频是相对而言;
低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;
而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz;当我
们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高;因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量;而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂;
电源滤波电容的大小,平时做设计,前级用,用于滤低频,二级用,用于滤高频,
的电容作用是减小输出脉动和低频干扰,的电容应该是减小由于负载电流瞬时
变化引起的高频干扰;一般前面那个越大越好,两个电容值相差大概100倍左右;电源滤波,开关电源,要看你的ESR电容的等效串联电阻有多大,而高频电容的选择最好在其自谐振频率上;大电容是防止浪涌,机理就好比大水库防洪能力更强一样;小电容滤高频干扰,任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路,也就有了自谐振,只有在这个自谐振频率上,等效电阻最小,所以滤波最好
电容的等效模型为一电感L,一电阻R和电容C的串联,
在交流电源火线与火线、火线与零线间须使用X电容;
火线与地线间、零线与地线间须使用Y电容;
对开关电源初级地与次级地之间的隔离电容也需使用Y电容。
象形
X电容接在两条输入线间,将两条线拉近接在一点,看着象X;
而Y则将一条线按地,看着象Y
Y电容
X电容
安规电容(X电容/Y电容)知识及应用
什么是安规电容 X 电容 Y电容
X,Y电容都是安规电容,火线零线间的是X电容,火线与地间的是Y电容.根据IEC 60384-14,电容器分为X电容及Y电容,
1. X电容是指跨于L-N之间的电容器,
2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。
(L="Line", N="Neutral", G="Ground")
安规电容安全等级
X电容底下又分为X1, X2, X3,主要差別在于:
1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV,
2. X2耐高压小于等于2.5 kV,
3. X3耐高压小于等于1.2 kV
Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3,Y4, 主要差別在于:
1. Y1耐高压大于8 kV,
2. Y2耐高压大于5 kV,
3. Y3耐高压 n/a
4. Y4耐高压大于2.5 kV
X电容Y电容在电路中的应用如下图所示
X电容/Y电容的作用
它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模,差模工扰起滤波作用.
使用注意事项
Y 电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义
再补充一点选择应注意的地方:
一.抑制电源电磁干扰用电容器
开关电源母线电容容量计算
以开关电源母线电容容量计算为题,我们将深入探讨开关电源中母线电容的重要性以及如何计算其容量。
在开关电源中,母线电容起到平滑输出电压的作用。开关电源的运作原理是通过高频脉冲调节器将输入电压转换为高频脉冲信号,再经过变压器和整流滤波电路将其转换为稳定的直流输出电压。然而,在高频开关转换过程中会产生较大的脉动,这就需要通过母线电容来平滑输出电压。
母线电容的容量大小直接影响着输出电压的平滑程度。如果母线电容容量较小,无法有效储存电能,输出电压的纹波较大,不利于后续电路的稳定工作。而如果母线电容容量过大,会增加系统的成本和体积,并且可能引起过电流等问题。因此,正确计算母线电容容量非常重要。
我们需要确定输出电流的最大纹波允许值。通常情况下,输出电流的纹波允许值为输出电流的百分之几,具体数值与应用相关。例如,如果输出电流的纹波允许值为5%,则表示输出电流的纹波值不能超过输出电流的5%。
接下来,我们需要计算母线电容的纹波电流。母线电容的纹波电流是指通过母线电容的电流的纹波值,即输出电流的纹波值。我们可以通过以下公式来计算母线电容的纹波电流:
纹波电流 = 纹波允许值 × 输出电流
然后,我们需要确定母线电容的电压纹波允许值。电压纹波允许值是指输出电压的纹波值与输出电压的百分之几之间的关系。同样地,具体数值与应用相关。例如,如果电压纹波允许值为2%,则表示输出电压的纹波值不能超过输出电压的2%。
我们可以根据以下公式计算母线电容的容量:
容量 = 纹波电流 / (电压纹波允许值 × 输出电频)
其中,输出电频是指开关电源的输出频率。
通过以上计算,我们可以得到合适的母线电容容量。需要注意的是,由于母线电容的容量通常没有标准数值可供选择,因此我们可以选择最接近计算结果的标准容量值。
在实际应用中,我们还需要考虑其他因素,如温度、电容器的寿命等。温度会影响电容器的性能,因此需要根据应用环境选择适当的工作温度范围。电容器的寿命也是一个重要的考虑因素,我们需要根据应用的要求选择具有足够寿命的电容器。
实例说明电源输入整流桥和滤波电容的参数计算与选型
对于非隔离开关电源,可采用输入整流管进行半波整流。隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥,也可选用成品整流桥,完成桥式整流。
全波桥式整流器简称硅整流桥,它是将四个硅整流管接成桥路形式,再用塑料封装而成的半导体器件。它具有体积小,使用方便,各整流管参数一致性好等优点,广泛应用于开关电源等整流电路。整流桥有4个引出端,其中交流输入端、直流输出端个2个。
最大整流电路平均值在0.5,1,1.5,2,3,4,6,8,10,15,25,35,40A等规格,最高反向工作电压有50,100,200,400,800,1000V等规格。小功率整流桥可直接焊到PCB板上,大、中功率整流桥则要用螺钉固定,并需要安装合适大小的散热器。
1.整流桥的导通时间与选通特性
50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。在理想情况下,整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°~180°),但由于滤波电容器C的作用,仅在接近交流峰值电压处的很短时间内,才有输入电流流经过整流桥对C充电。50Hz交流电的半周期为10ms,整流桥的导通时间tc≈3ms,其导通角仅为54°(导通范围是36°~90°)。因此,整流桥实际通过的是窄脉冲电流。桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示,整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。 总结几点:
(1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30%。
(2)整流二极管的一次导通过程,可视为一个“选通脉冲”,其脉冲重复频率就等于交流电 网的频率(50Hz)。
(3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声,有时用两只普通硅整流管(例如1N4007)与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥,FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。
2. 整流桥的参数选择
隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥,亦可直接选用成品整流桥,完成桥式整流。全波桥式整流器简称硅整流桥,它是将四只硅整流管接成桥路形式,再用塑料封装而成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点,可广泛用于开关电源的整流电路。硅整流桥有4个引出端,其中交流输入端、直流输出端各两个。