开关电源中电容器的选择.ppt

开关电源中电容器的选择 一、电容器的基本原理 结构 ：电容器的基本结构是由两块导体极板，中间隔离有不同的电介质（绝缘体）组成。其符号如图（b)所示。 定义： 表1 一些材料的相对介电常数 材料 εr 材料 εr 空气 1.0 橡胶 2.7 蒸馏水 8.0 云母 6~7.5 腊纸 4.3 玻璃 5.5~8 矿物油 2.2 陶瓷 5.8 尼龙 3.55 氧化铝 7.5~10 聚酯薄膜 3.1 导热硅脂 3.9~4.3 人造云母 5.2 聚四氟乙烯 1.8~2.2 电容电路中电流 电容存储的能量 二、电容器的主要参数 1. 容量：单位－F，（mF），?F，nF，pF 2.电压定额 电容器介质中的电场强度大于它的允许电场强度，这是绝缘介质中的电子被拉出来，产生雪崩效应，引起介质击穿。额定电压一般比击穿电压低。高电压定额的电容需要更厚的介质，比低电压体积大。 3. ESR、ESL和损耗系数 电容等效电路：C，ESR，ESL和RS 各种电容引线结构典型ESL SMT元件典型值在2~8nH。径向引线型电容在10nH～30nH，螺旋端子电容20~50nH，轴向引线型低于200nH。出头位置和固有电感， 4. 纹波电流和dv/dt定额 电容温升是ESR损耗引起的。为了保证电容的寿命,电容规定了允许纹波电流值，而有些电容规定了电压变化率，即dV/dt,一般用V/μs表示。决定此电容脉冲电流(CdV/dt)能力。 三、电容类型和应用场合 3.1 极性电容－电解电容－铝电解，钽电解和铌电解电容 寿命降额：阿亨纽斯（Arrhenius）定律，容芯温度减少10℃ ，寿命增加1倍。电压超过额定电压也要降额。但额定工作电压最大不应大于电容定额的电压。 ESR与纹波电流：电解电容的温升是RESRI2引起的。开关电源中输出纹波电压主要是ESR引起的。而I为纹波电流的有效值。 ESR：20kHz以上，一般ESR与其容量的乘积为RESRC＝50~80×10-6(s)。 按开关电源允许输出纹波电压ΔUpp和纹波电流Δ I（Buck类LC滤波通常为负载电流的20%）选择电容量。 如果是反激类电感（反激变换器变压器，Boost，Buck/Buck，Cuk等电感）电容电流有很大的峰值电流。除了按峰值电流选取电容IOFp×RESR＝ ΔUpp 外，还应检查电容交流有效值不应当超过限值。 如果电感电流是连续模式(Ia－中值电流)： 使用 1.?因为电容老化与温度紧密相关，多个电容安装在一起时，电容之间应当留有空隙，便于散热，电解电容不同外形尺寸的电容间距离为φ40以上5mm, φ18～35应3mm，φ6～16应2mm； 2、钽电容 钽电容比铝电容具有好得多的高频特性，但价格贵，而且电压限制在100V和容量数百μF以下，失效为常为短路极易着火。中功率电源输入最好选择铝电解电容，而输出低压采用贴片钽电容。当然贴片比插件的容量小而电压低。比铝电解电容更好的低温性能。 钽电解电容选择与铝电解电容相似。仍以输出纹波电压和ESR选择电容量。 3.2 无极性电容 1.有机薄膜电容 使用： 相同容量金属箔常用于脉冲、交流高压、缓冲电路（snubber）和谐振电路。 金属化电容在局部击穿时产生高温，金属箔蒸发不会短路，电容量减少极小，这种现象就是所谓自愈能力，体积小，价格低。这类电容除了一般应用以外，常用于电磁兼容的X电容和Y电容。 金属化聚碳酸酯膜介质CLS体积小，耐高温、温度系数小、绝缘电阻高、自愈性。常应用于逻辑控制电路、延时、积分、滤波、耦合和移相电路。 *金属化电容不使用在低电容，小于0.01?F,谐振电路 ,吸收电路 ,低噪声 。 壳温升不超过15°C，高温环境壳温不超过最高允许温度。 2. 无机介质电容 云母电容：云母片为介质，浸银后形成电极。 电容量在数pF到1μF； 电压定额在50Vdc到2500V -55℃～150℃内电容量漂移不超过0.5% 比有机介质箔电容更高的dV/dt能力 体积较大，成本较高。适合于定时、缓冲电路和高频交流电路使用。 陶瓷介质电容 ： 使用 1类用于定时、谐振电路和需要补偿温度效应的电路，也适合要求低损耗和高绝缘电阻的一般电路中使用。在收音机、电视机、收录机等电子产品种要求容量稳定的交直流的脉冲电路中使用。在收音机、电视机、收录机等电子产品种要求容量稳定的交直流的脉冲电路中使用。