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整流滤波电容为什么要用高频低阻 [复制链接]

本帖最后由 qwqwqw2088 于 2020-12-24 20:24 编辑

     开关电源输出电流成分中120Hz或100Hz成分“微乎其微”,而开关频率及开关频率以上的电流成分则是绝大多数成分,那么输出端电解电容器在高频下呈现什么特性呢?
      以100uF的电解电容器为例,在频率为500kHz时的容抗为XC=1/(3.14*2*500kHz*100uF)=3.18mΩ,而这时10nH的电感的感抗为31.4 mΩ,而对于100uF的低ESR电解电容器的等效串联电阻约为2 Ω。在这个频率下电解电容器将主要表现为ESR特性,即电阻特性。在实际上容抗不再起作用,这样滤波电路的实际等效电路就变为下图所示。当负载为5 Ω时,滤波电解器的ESR将分流掉5/7的纹波电流。假设变压器二次侧的电流峰值为3.3A,则负载将分到的纹波电流接近1A(2/7*3.3A=0.94A),5 Ω负载上将产生5V以上的峰值纹波电压。如果滤波电容器是理想电容器,即ESR=0,则在负载上仅分得0.03/(5+0.03)=0.06%的纹波电流(2.1mA),仅产生10.5mV的峰值纹波电压。

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       因此,可以看到,一些开关电源在输出滤波的地方用了很大容量的电容器或较多的电容器并联,最终的作用并不是电容器滤波需要这么大的电容量的问题,而是减小滤波电容器的ESR和寄生电感的问题。那么,如果有ESR和寄生电感均极低的电容器滤波,则输出滤波电容器的电容量并不需要很大,因此在允许的条件下输出滤波电容器应尽可能选择低ESR和低寄生电感的电容器。同样也可以得出结论:采用廉价的普通电解电容器作为开关电源特别是反激式开关电源的输出滤波电容器,这样的开关电源的指标必然很差,很难通过其他方法得到改善。
        选用性能优良的电容器可以明显的减小开关电源的输出电压纹波,并且可以明显提高效率,效率提高的原因是由于输出滤波电容器的数量减少,使电路板上引线变短,这方面的损耗变小,同时由于寄生参数的减小也提高了效率。所以不要认为可以用多个性能差的电容器并联替代性能好的电解电容器在电路上是等价的。


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