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【华威电解电容器价格】如何选择开关电源的输出选?

作者:jcmp      发布时间:2021-04-25      浏览量:0
开关电源的输出过滤容量越大越好,但实际上

开关电源的输出过滤容量越大越好,但实际上这种观点不全面,影响开关电源直流电压输出质量的最重要参数实际上是容量的ESR值。

电容器的ESR是指电容器的等效串联电阻或阻抗。

理想的电容器没有电阻。但事实上,任何电容都有阻力,这个阻力值与电容的组成材料、结构有关。在开关电源技术大规模应用之前,一般采用直线电源,电源电路均处于低频直流状态,通过滤波整流电路将交流转换为直流。在低频直流电源中,容量的容量对过滤效果起着决定作用,容量的串联阻抗作用可以忽略。但而,低频电源效率低,体积大的缺点非常明显。

由于电子技术的进步,近二十年来,脉宽调制的高频开关电源技术逐渐发展,大大提高了电源的转换效率,减少了电源体积。开关电源的工作频率越高,电源的体积就越小。开关电源的工作频率从几十公斤到几公斤不等。在开关电源中,电容器的ESR直接影响电容器的效果,比电容器的容量更重要,实际上我们所说的电容器的容量一般是在120Hz下测量的值,工作频率提高时,电容器的容量急剧下降,甚至不能发挥电容器的作用。一般来说,应该选择ESR相对较小的容量。在不同类型的电容器中,电解电容器的ESR通常最大,钽电容器次之,陶瓷电容器最好。当然,即使是电解电容器,也分为普通电解电容器和低ESR电解电容器。开关电源输出滤波应采用低ESR电解电容器。在维修中,如果用普通电解电容器代替低ESR的电解电容器,开关电源可能会在短时间内工作,但寿命不长。不顺利的话,容量很快就会因为损失太大而破裂或者爆炸,所以更换容量要注意。同样容量同样耐压的电解容量,体积大的ESR往往很小。同样容量不同耐压的电解电容器,耐压高度往往ESR小。同样耐压相同容量的容量,105度小于85度的ESR。当然,这也不是绝对的,对于同一个厂家同一系列的电解电容器,基本上是成立的。

理想的电容器本身不会产生能量损失。在实际应用中,由于生产电容器的材料有电阻率,电容器的绝缘介质有损失,该损失可以与电容器串联,称为电容器的等效串联电阻,英语简称ESR,是Equivalent的Series对Resistance的缩写。

一般认为电容器两端的电压不能突变,突然给电容器添加电流时,电容器自己充电,电压从零开始上升。但是,由于ESR的附加影响,等效串联电阻本身会产生电压下降,电容器两端的电压会发生突变。大多数情况下,电容器的过滤效果不好,因此高质量的开关电源对输出端的过滤电容器要求高,要求选择低ESR的电容器。

在振动回路中,ESR也会导致回路功能失调,导致回路失效或损坏等严重后果。因此,在许多情况下,低企业资源电容器通常比高企业资源电容器表现得更好。

但也有例外,ESR也有时无处不在。在稳压电路中,有一定的ESR电容器,负荷瞬时变化,立即变动引起反馈电路动作,这种快速反应以牺牲一定的瞬态性能为代价,获得后续的快速调整能力,特别是电容器的反应速度慢,电容器的体积和容量受到严格限制这种情况可见于使用mos功率管作为调节管的三端稳定压力或类似电路。在这种应用中,过低的ESR反而会降低整体性能。

实际上,在需要更低ESR的情况下更多,而低ESR的大容量电容器价格相对较高,因此很多开关电源采用并联的方法,多个ESR相对较高的铝电解或固体电容器并联,组合成低ESR的大容量电容器。牺牲一定的PCB电路板空间,降低零部件成本。

与ESR相似的另一个概念是ESL,即等效串联电感。早期的卷制电容器经常有很高的ESL,容量越大的电容器,ESL也越大。ESL经常成为ESR的一部分,ESL也会引起串联共振等电路故障。但是,相对容量来说,ESL的比例过小,发生问题的概率低,加上容量制作技术的进步,现在逐渐忽视ESL,将ESR作为容量以外的主要参考因素。

电容器存在与电感相似的质量系数q,该系数与ESR相反,与频率有关,使用较少。

ESR引起的电路故障通常很难检测,ESR的影响在设计过程中容易被忽视。简单的做法是,在模拟时,如果不能选择电容器的具体参数,可以在电容器上人工串联小电阻来模拟ESR的影响。通常,钽电容器的ESR通常在100毫欧以下,铝电解电容器比这个数值高,有些种类的电容器的ESR甚至高达数欧姆。

ESR值与波纹电压的关系可以用欧姆定律V=R(ESR)×I表示。公式中的v表示波纹电压,r表示电容器的ESR,I表示电流。可以看出,当电流增大时,即使ESR压也会倍增。