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电容器与开关电源 陈永真 辽宁省锦州市士英街169号 121001 0416chenyongzhen@163.com 开关电源中的电容器 开关电源中大量应用的电容器： 第一类：电解电容器 主要用于输入整流滤波、输出整流滤波、辅助电源的旁路等 第二类：薄膜电容器 主要用于耦合、缓冲、电源旁路、定时、电源滤波器 第三类：陶瓷电容器 与薄膜电容器作用相似 电解电容器的分类 1. 铝电解电容器 主要用于工频整流滤波、开关电源输出整流滤波、辅助电源的旁路。 2. 钽电解电容器 主要用于DC/DC变换器的电源输入旁路、DC/DC变换器或高可靠电源的输出整流滤波、辅助电源的旁路。 3. 聚合物电解电容器 高频开关电源的输出整流滤波、高电流变化率负载的电源旁路 输入整流滤波电路对滤波电容器的要求 1. 平滑整流输出电压（整流滤波）； 2. 吸收工频纹波电流和逆变器的开关成份电流； 3. 工频整流滤波需要滤波电容器具有很大的电容量，在50Hz/220V输入电压时只能选用铝电解电容器。 一、铝电解电容器 铝电解电容器是最早的电解电容器：1921年出现液体铝电解电容器，1938年前后改进为由多孔纸浸渍电糊的干式铝电解电容器。 （一） 铝电解电容器参数 铝电解电容器电压参数 1、额定DC电压VR 额定DC电压VR是电容器在额定温度范围内所允许的连续工作电压，它包括在电容器两电极间的直流电压和脉动电压或连续脉冲电压之和。 2、反向电压 绝大多数电解电容器不允许施加反向电压，铝电解电容器的反向电压短时间内不得超过1.5V，一般允许不超过0.8V。 铝电解电容器电压参数 额定浪涌电压Vs 额定浪涌电压Vs是铝电解电容器在短时间内能承受的电压值，其测试条件是：电容器工作在25C，在不超过30秒，两次间隔不小于5分。IEC 384-4中规定的浪涌电压与额定电压的关系如下： UR＜315V时：US=1.15UR UR＞315V时：US=1.1UR 有些铝电解电容器（主要是大型铝电解电容器）在外壳上也标注浪涌电压。一般的标注方法为：×××VS， 铝电解电容器电压参数 瞬间过电压 ： 铝电解电容器一般能瞬间承受的极限过电压。 接近于铝电解电容器的击穿电压 铝电解电容器的电压与漏电流特性 铝电解电容器的电容量 电容量的温度特性 铝电解电容器的电容量 电容量的频率特性 漏电流特性随温度增加 漏电流、CDE生产的450V/4700μF/85℃铝电解电容器的漏电流与施加电压的关系 漏电流的电压、温度特性 25℃时漏电流仅仅是85℃时漏电流的不到十分之一 额定电压下的漏电流大约是90%额定电压下的漏电流的5倍。 漏电流特性随电压增加 CDE生产的450V/4700μF/85℃铝电解电容器的漏电流与环境温度的关系 铝电解电容器的老炼 由于作为绝缘层的氧化铝介质的特殊性：氧化铝介质在铝箔切割、铆接过程中受到的损伤或受电解液中的氯离子的腐蚀而产生缺陷而产生的漏电流，需要通过施加直流电压的（阳极氧化）方式加以修补，因此，即使已经施加很长一段时间直流电压，仍会有一小的修补电流流过。这个电流成为漏电流。 漏电流低意味着电解液中的氯离子极少，可以得到良好的修补结果，也表明作为绝缘层的氧化铝介质是良好的。电解液和铝箔中的铁、铜离子在铝电解电容器的电极上施加电压后会产生原电池效应电流，需要较多的电荷将其消耗掉，这就是一些铝电解电容器在初次加电后需要较长时间“漏电流”才能降到正常值的原因。这种现象也说明了铝电解电容器出厂前需要“老炼的必要性”。 铝电解电容器的赋能 铝电解电容器经过长时间无电压状态的存储后而没有任何的应用时其电解液中的氯离子对氧化铝介质膜的损伤最大，尤其温度很高的条件下进行存储时，在这种情况下从氧化层到阳极没有漏电流流过，氧化层就不能重新产生。结果就是当延长存储后接入电压时，会产生一个高于正常值的漏电流。然而，随着使用过程中氧化层的重新产生，漏电流会逐渐降低至正常值。同时由于铁、铜离子的原电池效应也逐渐恢复，这使得铝电解电容器的漏电流将需要一个长时间的施加电压加以恢复。这个过程称为老化或成为赋能。通常在铝电解电容器使用前最好进行赋能。 损耗因数 电解电容器的损耗因数（Dissipation Factor，英文缩写：DF）可以理解为在交流电流激励下，电解电容器的无功功率和等效串联电阻（ESR）的有功功率分别为： 铝电解电容器的损耗因数与温度、频率的关系 工作温度范围 由于铝电解电容器是电解液负极，随着温度的升高将会达到电解液的沸点。因此，电解液的沸点将是铝电解电容器不可逾越的最高工作与存储温度。在实际应用中，最高工作温度要比电解液的