電容壽命短?到底是誰搞的鬼?
發布時間:2015-01-28 責任編輯:sherryyu
【導讀】本篇文章強調了電容RMSdianliudezhongyaoxing,qihendachengdushangjuedingzhedianrongdeshiyongshouminghegongzuonengli。bingjiyoushiliduigezhongdianrongshouzhezhongyingxiangdeqingkuangjinxinglejuli。xiwangdajiazaiyueduguobenpianwenzhangzhihounengzhongshiRMS電流對電容的影響。
在zai輸shu入ru輸shu出chu級ji當dang中zhong,很hen多duo設she計ji者zhe已yi經jing習xi慣guan於yu放fang置zhi電dian解jie電dian容rong。若ruo是shi沒mei有you發fa生sheng前qian級ji或huo者zhe後hou級ji的de電dian解jie,電dian路lu就jiu會hui看kan上shang去qu不bu那na麼me恰qia當dang。但dan是shi在zai追zhui求qiu電dian源yuan模mo塊kuai體ti積ji減jian少shao的de同tong時shi,設she計ji者zhe們men是shi否fou想xiang過guo,本ben身shen就jiu極ji其qi微wei小xiao的de電dian源yuan當dang中zhong為wei什shen麼me還hai要yao對duiEMI、輸出波紋、散熱、效率等進行要求?
電源中常常被忽略的一種應力是輸入電容RMS電流。若不正確理解它,過電流會使電容過熱和過早失效。在降壓轉換器中,使用下列近似式,根據輸出電流(Io) 和占空比(D)可以很輕鬆地計算出RMS電流:

圖1 在1/ 輸出電流處出現降壓輸入電容RMS電流峰值
圖1給出了該表達式的曲線圖;它是一個圓形,其中,50%占空比時達到最大值0.5,並在0%和100%占空比時有2個零交叉。該曲線在50%占空比附近對稱。在20%和80%之間,RMS電流和輸出電流之間的比大於80%。使用這一範圍的占空比,可以將RMS電流粗略估計為1/2最大輸出電流。在這一範圍之外,需要進行相應的計算。
在過去幾年中,陶瓷電容器的容積效率和成本兩方麵都取得了巨大的進步。陶瓷電容器現在成為繞過電源功率級的首選。但是,它們的低ESR在電源中會產生許多困擾,例如:EMI濾波器振蕩和意外電壓浪湧。並聯電解電容常常用於抑製這些高Q電路。這些情況下,應該注意電解質中的紋波電流,因為大量的電源紋波電流會最終進入電解電容。

圖 2 使用不同電容類型時請注意電解電容電流
圖2顯示了一個帶輸入電容的100kHz轉換開關例子,其輸入電容由一個同電解電容器並聯的10uF陶瓷電容組成,而該電解電容器包含0.15歐姆的等效串聯電阻(ESR)。假設電解電容器的電容比陶瓷電容器的大,在這種情況下,約70%的RMS電流出現在了電解質中。要減少該RMS電流,可以增加陶瓷電容、工作頻率或者等效串聯電阻(ESR)。通過電容電流的傅裏葉級數可以繪製出這一曲線,從而計算每個諧波(多達10)的電解電容器電流,並重新組合諧波來計算電解電容器的總RMS電流。請注意,陶瓷電容的電流與ESR的電流在相位上相差1/4周zhou期qi,因yin此ci必bi須xu將jiang它ta們men看kan作zuo是shi矢shi量liang。如ru果guo不bu想xiang在zai這zhe些xie計ji算suan方fang麵mian花hua費fei時shi間jian,那na麼me可ke以yi通tong過guo一yi個ge電dian流liu源yuan和he三san個ge無wu源yuan組zu件jian輕qing鬆song地di對dui該gai電dian路lu進jin行xing仿fang真zhen。
總之,要注意輸入電容中的RMS電(dian)流(liu),因(yin)為(wei)過(guo)電(dian)流(liu)應(ying)力(li)會(hui)降(jiang)低(di)電(dian)容(rong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。組(zu)合(he)電(dian)容(rong)類(lei)型(xing)時(shi)更(geng)需(xu)特(te)別(bie)注(zhu)意(yi),因(yin)為(wei)陶(tao)瓷(ci)電(dian)容(rong)通(tong)常(chang)會(hui)允(yun)許(xu)足(zu)夠(gou)高(gao)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)壓(ya)在(zai)並(bing)聯(lian)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)中(zhong)形(xing)成(cheng)過(guo)電(dian)流(liu)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)是(shi)增(zeng)加(jia)如(ru)下(xia)一(yi)項(xiang)或(huo)多(duo)項(xiang):工作頻率、陶瓷電容數量、電解電容ESR或其RMS額定電流。
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