整流濾波電容的計算
1、直接接市電橋式整流后的濾波電容容值怎么選擇(85V-265V)
2、經隔離變壓器后的低電經整流后的濾波電容容值怎么計算,(假設我的兩路負載是12V1A和5V/1.2A)
請前輩們教一下新來的學員!多謝
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如果做一款電源輸入:AC90-264V,輸出DC12V/5A時,輸入端不允許加電解電容時,應該怎么做???
看看文章:
前言
開關電源的輸出整流濾波電容器的作用主要是通過利用濾波電容器吸收開關頻率及其高次諧波頻率的電流分量而濾除其紋波電壓分量。也就是說是利用電容器的低阻抗而將交流電流分量的絕大部分,更希望是全部分流到濾波電容器上,使輸出電流沒有或非常小的交流電流分量。
無論正激式開關電源工作輸出的矩形波電流,還是反激式開關電源的鋸齒波電流,均含有極其豐富的高次諧波電壓與電流。這些高次諧波電流是不允許作為輸出電流成分流入負載,需要采用高頻阻抗低的電容器對其分流短路。這要求濾波電容器應具有很好的阻抗頻率特性,這與工頻整流濾波對電容器要求大電容量的要求有所不同的(工頻整流濾波很容易濾除工頻的高次諧波,即使是40次也不過才2000Hz,一般電解電容器很容易實現)。因此開關電源的輸出整流濾波電容器即使選用鋁電解電容器也應首選低ESR的鋁電解電容器,而絕不能隨意到電子市場抓到什么樣的鋁電解電容器(只要電壓、電容量滿足要求)均可。這樣作的結果將是電源的輸出紋波電壓過高,特別是峰-峰值電壓過高。
1.輸出濾波電容器對輸出紋波電流的旁路作用
輸出整流濾波電容器的任務主要是旁路開關電源輸出的高頻交流紋波電流分量,相當于電源的交流等效電路中旁路電容器與負載分享紋波電流,如圖1。

圖1 旁路電容器與負載分享紋波電流的交流等效電路
圖中,電流源等效為開關電源的逆變器部分產生的交流紋波電流。在高頻段,輸出整流濾波電容器的容抗已經小于電容器的ESR,電容器的容抗可以忽略,這時的紋波電流只剩下旁路電容器的ESR與負載分擔。很顯然,如果旁路電容器的ESR比較大就會變成負載與旁路電容器的ESR分享紋波電流,這樣,旁路電容器的分流效果將大打折扣,影響旁路效果。所以除了對電容量的要求外,還希望旁路電容器的ESR越小越好。
2.不同電路拓撲要求不同輸出濾波特性
(1)正激式開關電源要求的輸出濾波特性
輸出濾波電解電容器的性能直接影響開關電源的性能,那么開關電源的電路拓撲和電路設計的合理性是否反過來也影響輸出濾波電容器的工作和壽命?結論是肯定的。通常開關電源的主回路的電路拓撲主要有:反激式(包括電流連續與電流斷續)、單管正激(包括雙管箝位和有源箝位)、半橋與全橋、推挽電路拓撲。除反激式電路拓撲外,其它形式的電路拓撲都可以在主開關管導通期間使輸入的電能直接向輸出提供。
如果開關管的導通占空比為100%,那么輸出濾波電容器上就沒有紋波電流,輸出濾波電容器也沒有存在的意義。同時輸出濾波電感如果為無窮大,則輸出濾波電容器上也沒有紋波電流,那么選擇什么樣的濾波電容也就無所謂。實際上為了穩定輸出電壓開關管的導通占空比不可能工作在100%,而且輸出濾波電感的電感量也不可能達到無窮大,因此輸出濾波電容器上還有紋波電流。這時紋波電流的大小主要看輸出濾波電感對電流的平滑作用如何,如圖2。

圖2 輸出濾波電感、電容器的電流波形
如果輸出電流在20%負載仍能連續則輸出濾波電容器僅承擔輸出電流的40%峰-峰值紋波電流,如紋波電流近似為三角波時,其有效值為:
其中Irms、IP-P、IO分別為輸出濾波電容器的有效值電流和峰--峰值電流。可以得出當負載電流在20%、10%額定電流時為電流臨界連續狀態,則流過輸出濾波電容器的有效值電流為額定輸出電流的18.26%、9.13%。應該說相對輸出電流而言,這個電流是比較小的,對輸出濾波電容器的影響并不很大。
(2)反激式開關電源要求的輸出濾波特性
如果是反激式開關電源,情況將完全不同了,因為所有的輸出電流為電感(隔離型的為“”)提供,而電感電流的波動均需要輸出濾波電容器來濾除,如圖3。

圖3 不同電流工作模式下的濾波電感、電容器的電流波形
在占空比接近0.4的理想狀態下,逆變器輸出電流峰值為輸出電流平均值的5倍;流過輸出整流濾波電容器的紋波電流有效值至少為輸出電流平均值的120%以上。
這就使得輸出整流濾波電容器不得不承受高有效值電流
3.對輸出濾波電容器性能的要求
由于正激式開關電源電路拓撲通過輸出濾波電感平滑了逆變器輸出電流,因此需要輸出整流濾波電容器濾除的交流分量僅為開關電源額定輸出電流的20%以下,需要電容器的性能要求不是很高;
反激式開關電源要求輸出整流濾波電容器“短路”逆變器輸出電流的所有交流電流成分,因此將流過非常高的有效值電流,要求電容器具有能夠承受這個電流的能力;不僅如此,為了盡可能將所有的交流電流分量“短路”要求輸出濾波電容器均由盡可能低的ESR,因此輸出整流濾波電容器將需要極低ESR的“高頻低阻”鋁電解電容器或低ESR鉭電解電容器以及陶瓷貼片電容器。選擇一般的低阻鋁電解電容器實則需要更多數量的才能滿性能要求。相對于電容量則不在時選擇依據。