第2章_器件_2(开关电源)分析.pptVIP

2.11 电容器 应用：噪声抑制、尖峰电压吸收、滤波、隔直及功率因数补偿 类型：有机膜电容器、云母电容器、纸介电容器、陶瓷电容器及电解电容器 开关电源主电路中常用电容器的特性要求及选择方法 2.11.1 电容器的主要参数 1．标称容量：标注在器件上的名义电容量，实际的电容量有可能大于或小于标称电容量，允许误差通常为±5％～±20％。 2．额定工作电压：指电容器在电路中使用时，在正常工作条件下，能连续工作而不被击穿所加在电容器上的最高直流电压或交流电压有效值。 3.允许工作温度：指不会引起电容器特性指标下降的最高温度与最低温度之间的范围。 “实际”电容器模型 电容器还存在许多寄生参数 ，对电容器的特性产生很大影响 主要为等效串联电阻RESR、等效串联电感LESL及绝缘电阻RL 4．等效串联电阻RESR：由电容器的引脚电阻以及电容器极化损耗、电离损耗的等效电阻相串联构成的。 5．等效串联电感LESL：由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构成的。 6．绝缘电阻和时间常数：直流电压加于电容器上，会产生漏电流，两者的比值称为电容器的绝缘电阻。 一般小容量电容器(小于0.1mF)用绝缘电阻表示，大容量(大于0.1mF)电容器用时间常数表示;定义为绝缘电阻和电容量的乘积。 电解电容器的绝缘性能最差，经常直接用漏电流表示其绝缘性能。 7．电容器的损耗：由于介质的极化损耗、电离损耗以及金属极板电阻的损耗等，使电容器工作时发热，特别是在高频工作时，更为严重。电容器的损耗为等效串联电阻的功耗。通常以损耗角的正切来表示，即tand=?CRESR。 8．最大纹波电流：等效串联电阻的存在，使电容器流过交流电流时产生损耗而发热，造成电容器温度升高，影响其寿命。可承受的最大功耗取决于外形、散热条件以及允许的温升，由此其允许的最大纹波电流也相应确定下来。 2.11.2 电解电容器 用途：在开关电源主电路中，用于输入整流滤波及输出滤波。 种类：铝电解、钽电解、铌电解电容器。后两种价格高、耐压低，开关电源中以铝电解电容器为主。 1．电解电容器的结构 结构：有极性，正极为金属极板，负极为固体或液体电解质，介质为极薄的具有单向导电性的氧化膜。 外形：圆柱形，正负引脚 注意正负极的正确连接 2．电路设计及电容器选用的注意问题 (1)频率特性： 高频特性差，使用范围几十千赫兹。 注意阻抗与频率及温度的关系特性 (2) 纹波电流 发热的主要因素。允许的纹波电流值与允许的最高温度、工作温度及纹波电流频率均有关。 允许的纹波电流随着温度的升高而降低，随着频率的上升而增加。 一般温度每升高10℃，电解电容的寿命就将缩短一半 。 核算后决定方案，根据手册选择等效串联电阻的电容器 (3) 使用电压 注意电压的极性 最大电压不高于额定电压 串联使用时，应并联均压电阻 降压使用，减小漏电流引起的发热，延长寿命；85%～90% 的额定电压 (4) 安装及贮存方法 安装时不应承受过大的外部应力，焊接时间不能过长。 结构布局要有利于散热 安全气阀不得朝下 高压大容量的电解电容器，贮存时将正负极短接 长期存放后，漏电流增大，再使用前施加一定时间的额定电压进行电老化，使漏电流逐渐减小至正常值。 2.11.3 有机薄膜电容器 用途：谐振电容、开关器件尖峰电压吸收、高频滤波等 种类：聚酯薄膜、聚乙烯、聚丙烯、塑料薄膜(涤纶)电容 特点：电容稳定、损耗小、绝缘电阻高及脉冲电流容量大 结构：有机介质，阻燃塑料外壳，或聚酯压敏胶带包裹环氧树脂封装，单向或轴向引出。 无感电容：吸收du/dt很高的尖峰电压 2.11.4 瓷介电容器 用途：开关器件尖峰电压吸收、高频滤波、共模干扰抑制 种类：按工作电压为低压（500V以下）、高压；按介质损耗为I型和Ⅱ型 I型 ：介质损耗因数小于0.01；温度、频率的稳定性高；高频瓷介 ；容量小；国产型号为CC； Ⅱ型 ：介质损耗因数大于0.01；温度、频率的稳定性差；低频瓷介 ；体积小、容量大；国产型号为CT； 结构：陶瓷薄片夹在银电极中间，用涂料封装而成 开关电源：高压Ⅱ型瓷介电容器 2.12 电感及变压器 2.12.1 常用的软磁材料 分类：软磁材料和永磁(硬磁)材料 开关电源中电感与变压器使用：软磁材料 主要参数：饱和磁通密度、损耗、相对磁导率及温度特性 损耗：涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗，受电阻率、宽度、厚度、工作频率和工作磁通密度的影响 硅钢片、软磁铁氧体、非晶及超微晶合金、磁粉心 1．硅钢片 特点：稳定性好，磁通密度高，成本低，工频和中频，最高可达20kHz 参数：常用厚度为0.35mm，高频时损耗较高 ；0.15mm 的损耗小，