現(xiàn)代電源技術(shù)中電容器的正確選用

摘要：分析現(xiàn)代電源技術(shù)的發(fā)展對(duì)電容器特殊參數(shù)的要求，著重討論濾波電容器、吸收電容

器，指出在使用時(shí)應(yīng)注意額定電壓與壽命試驗(yàn)的條件。

Abstract: Analyzed the demands of capacitor specific parameters in modern PST,emphatically discussed specific parameters demands of filter capacitor and absorber capacitor.Pointed to take care of voltage rating and conditions of life test in use.

關(guān)鍵詞：電容器等效串聯(lián)電阻阻抗頻率特性dv/dt

Keywords:Capacitor， Equivalent series resistance， Impedance－ frequency performance， dv/dt

電容器作為基本元件在電子線路中起著重要作用，在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，電容器主要用作旁路耦合、電源濾波、隔直以及小信號(hào)中的振蕩、延時(shí)等。以上電路對(duì)電容器參數(shù)的主要要求有：電容量；額定電壓；正切損耗；漏電流等，對(duì)其它參數(shù)沒(méi)有過(guò)多的要求。

　　隨著電子線路，特別是電力電子電路的發(fā)展對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合的電容器提出了不同的特殊要求。1濾波電容器

　　交流電（工頻或高頻）經(jīng)整流后需用電容器濾波使輸出電壓平滑，要求電容器容量大，一般多采用鋁電解電容器。鋁電解電容器應(yīng)用時(shí)主要問(wèn)題是溫度與壽命關(guān)系，如廉價(jià)型環(huán)境溫度多為85℃，可在1000h內(nèi)保證各性能參數(shù)，特別是電容量，超過(guò)1000h，各項(xiàng)性能指標(biāo)將得不到保證，盡管在很多情況下還能用。如降低使用溫度可以延長(zhǎng)壽命，基本遵循50℃法則。因此在很多要求高溫和高可靠性場(chǎng)合下，應(yīng)選用長(zhǎng)壽命（如5000h以上，甚至105℃,5000h）電解電容器。一般體積小的電解電容器，其壽命相對(duì)較短。

圖1高頻電解電容器的阻抗頻率特性

圖2普通電解電容器的阻抗頻率特性

　　用于DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸入濾波電容器，因開(kāi)關(guān)變換器是以脈沖形式向電源汲取電能，故濾波電容器中流過(guò)較大的高頻電流，當(dāng)電解電容器等效串聯(lián)電阻（ESR）較大時(shí)，將產(chǎn)生較大損耗，導(dǎo)致電解電容器發(fā)熱。而低ESR電解電容器則可明顯減小紋波（特別是高頻紋波）電流產(chǎn)生的發(fā)熱。

　　用于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出整流的電解電容器，要求其阻抗頻率特性在300kHz甚至500kHz時(shí)仍不呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，見(jiàn)圖1。電解電容器ESR較低，能有效地濾除開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的高頻紋波和尖峰電壓。而普通電解電容器在100kHz后就開(kāi)始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(見(jiàn)圖2)，用于開(kāi)關(guān)電源輸出整流濾波效果相對(duì)較差。筆者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，普通CDII型中4700μF,16V電解電容器，用于開(kāi)關(guān)電源輸出濾波的紋波與尖峰并不比CD03HF型4700μF,16V高頻電解電容器的

表1WPP型電容器脈沖容量

低，同時(shí)普通電解電容器溫升相對(duì)較高。當(dāng)負(fù)載為突變情況時(shí)，用普通電解電容器的瞬態(tài)響應(yīng)遠(yuǎn)不如高頻電解電容器。

　　由于鋁電解電容器在高頻段不能很好地發(fā)揮作用，應(yīng)輔之以高頻特性好的陶瓷或無(wú)感薄膜電容器，其主要優(yōu)點(diǎn)是：高頻特性好，ESR低，如MMK5型容量1μF電容器，諧振頻率達(dá)2MHz以上，等效阻抗小于0.02Ω，遠(yuǎn)低于電解電容器，而且容量越小諧振頻率越高（可達(dá)50MHz以上），見(jiàn)圖3，這樣將得到很好的電源的輸出頻率響應(yīng)或動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

圖3MMK5型電容器的阻抗頻率特性