大容量陶瓷容器在高频整流滤波中的应用.doc

大容量陶瓷电容器在高频整流滤波中的应用 陈永真1 李丽2 辽宁工业大学1 辽宁石化职业技术学院2 cyz_cbl@126.com 摘要 本文首先分析了电解电容器在高频整流滤波电路中存在的问题，其最主要的原因时由于电解电容器的比较高的ESR，当纹波电流流过这个ESR时将产生比较大的纹波电压，使滤波效果变差；分析了采用电解电容器与小容量陶瓷电容器并联缓解电解电容器高频特性不佳的效果；分析了陶瓷电容器的低ESR特性给高频整流滤波所带来的性能改善。最后给出大容量陶瓷电容器对高频整流滤波的改善效果。 关键词 陶瓷电容器 纹波电流 ESR The application of High Capacity Ceramic capacitor to smoothing/filtering in high frequency Chen Yongzhen1 Wang Lili2 LiaoNing University of Technology1 Liaoning Petro -Chemical Vocational Technology College2 cyz_cbl@126.com Abstract：In this paper, the author describes the disadvantages of Electrolytic capacitor to filtering and rectifying in high frequency, the most important problem is the higher ESR of Electrolytic capacitor, the ripple Current via through the ESR will generate the higher ripple Voltage, the effect of rectifying becomes bad; analyses the effect of Electrolytic capacitor in high frequency is not well when Electrolytic capacitor and small Capacity Ceramic capacitor parallel connection, introduces the improvements of filtering and rectifying in high frequency by lower ESR of Ceramic capacitor. In the end, an application example is put forward. Key words：Ceramic capacitor ripple current ESR 1．电解电容器在应用中的问题 各类电解电容器在电子线路中有着重要的地位。例如在工频整流滤波的应用中，铝电解电容器应该是不可替代的，特别是100V以上的工频整流滤波时。在这种工作状态下需要的是大电容量以尽可能减小工频容抗，以便更好的将工频纹波和由此产生的高次谐波滤除。不仅如此，在工频整流滤波的电容器还起到储能作用，因为在电容输入式滤波时，整流器在每半个电源周期仅导通2~3mS，其余7~8mS负载需要的电能又滤波电容器提供，低压整流往往需要数千甚至数十万μF，220V或380V电源直接整流的高压整流也需要数百甚至数千μF，这也是需要大电容量电容器的原因，这时铝电解电容器的作用将是不可替代的。 随着陶瓷电容器技术的不断革新，大容量、小体积的陶瓷贴片电容器的问世，电解电容器的地位在不断地经受挑战。在高频整流滤波领域，陶瓷电容器将逐渐替代各类电解电容器。其最主要原因是陶瓷电容器在性能上已经全面超过各类电解电容器，在性能价格比上已经开始超过铝电解电容器 在高频整流滤波应用时，电解电容器最大的问题就是等效串联电阻（ESR）比较高，导致高频整流滤波效果不佳。如100kHz或100kHz以上的开关功率变换时的高频整流滤波时，电容器的容抗就已经很小了。如100μF的电容量在100kHz时的容抗为15.9mΩ，而普通的铝电解电容器100μF/25V的ESR约1~2Ω；低ESR的100μF/25V铝电解电容器的最低的ESR约400mΩ、1000μF的低ESR铝电解电容器的ESR为70 mΩ；100μF的标准钽电解电容器的最低的ESR约250 mΩ，即使是超低ESR钽电解电容器的最低的ESR也约为0.06Ω；铝聚合物电解电容器的最低的ESR也至少在20mΩ以上上述各种电解电容器的ESR都比15.9mΩ高。在这种状态下，对于电解电容器来说，在这样高的频率下与其说是电容器不如说更像一个电阻。 为了改善滤波电路的高