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滤波电容的选择
滤波电容在开关电源中起着非常重要的作用,如何正确选择滤波电容,尤其输出滤波电容的选择则是每个工程技术员都十分关心的问题。
50Hz工频电路中使用的普通电解电容器,其脉动电压频率仅为100Hz,充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数,所需的电容量高达数十万μF,因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要数。
而开关电源中的输出滤波电解电容器,其锯齿波电压频率高达数十kHz,甚至是数十MHz,时电容量并不是其主要指标,衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗-频率”特性,要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗,同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。
普通的低频电解电容器在10kHz左右便开始呈现感性,无法满足开关电源的使用要求。而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子,正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极,负极铝片的两端也分别引出作为负极。电流从四端电容的一个正端流入,经过电容内部,再从另一个正端流向负载;从负载返回的电流也从电容的一个负端流入,再从另一个负端流向电源负端。
由于四端电容具有良好的高频特性,为减小电压的脉动分量以及抑制开关尖峰噪声提供了极为有利的手段。高频铝电解电容器还有多芯的形式,即将铝箔分成较短的若干段,用多引出片并联连接以减小容抗中的阻抗成份。并且采用低电阻率的材料作为引出端子,提高了电容器承受大电流的能力。
1、电容滤波的计算比较麻烦,因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法:
一种是在RLC=(3~5)T/ 2的条件下,近似认为VL=VO=1.2V2。(或者,电容滤波要获得较好的效果,工程上也通常应满足wRLC≥6~10。)桥式整流电路的电容量一般几百到几万uF.
2、如果要求不是精确的话依电流为依据的,例如:
每0.5A电流1000μF。
3、有依RC时间常数为依据的,例如:
工频桥式整流的电容量C = 3 (T/2) / R
4、另外有一个粗略估算公式,常用于工程计算:按RC时间常数近似等于3~5倍电源半周期估算。给出一例:
负载情况:直流1A,12V。其等效负载电阻12欧姆。
桥式整流:
RC = 3 (T/2)
C = 3 (T/2) / R = 3 x (0.02 / 2 ) / 12 = 2500 (μF)
工程中可取2200 μF,因为没有2500 μF这一规格。若希望纹波小些,按5倍取。这里,T是电源的周期,50HZ时,T = 0.02 秒。
全波整流结果一样,但半波整流时,时间常数加倍。
开关电源(小温):
你说的是不是变压器二次侧的二极管后面的续流电感和输出滤波电容?如果是的话我们一般计算如下:
滤波电感是根据U=Ldi/dt
其中di=0.2Io(经验纹波值,可以适当调整);dt就是关断时间咯(续流电感只有在关断时间toff时间内才起作用);U就是输出电压!
输出电容就好像是根据经验来的(客户要求纹波值)
也有计算公式,但是根据那个计算公式来算的话会得到要非常大的电容值,所以一般不那样做
比如我们28V/20A的输出情况一般用5*2200uf的电容,也就是容值达到11000uf。
一般来说, 选择输出滤波电容主要是为了获得好的滤波效果,输出电压的纹波与芯片的工作方式(升压或降压)以及工作原理有关,单相和多相的计算方法是不同的。举例来说,假如使用LTC3406B芯片,△Vout≈△IL(ESR+1/8fCout), 其中,△Vout是输出电压的纹波,△IL是电感的纹波电流,ESR是输出滤波电容的内阻,f 是DC/DC的开关频率, Cout是输出滤波电容的容值。 通过该公式,可以方便地计算出需要的电容参数。
如果单纯采用电感滤波:
100A电流采用10mH电感;
200A电流采用5mH电感;
1000A电流采用1mH电感,以此类推。