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            電源設計之電容選型

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            Technology

            電源設計之電容選型

            分類:
            電源技術
            作者:
            廣州市愛浦電子科技有限公司
            來源:
            原創
            發布時間:
            2019/12/11
            瀏覽量
            電容是開關電源中的再普通不過的器件,它可以用來降低紋波噪聲,可以用來提高電源的穩定性以及瞬態響應性,然而,電容的種類繁多,如何通過技巧快速進行選型,而產品可靠性又高,性能又穩定呢?

            1、電容種類的了解
            對電容種類的大致了解,在選擇電容時有助于對電容種類的快速篩選。
            電容種類較多,如圖1所示,按封裝分有貼片電容、插件電容,按介質分有陶瓷電容,鉭電容,電解電容、云母電容、薄膜電容等,按結構形勢分,有固定電容、半固定電容、可變電容。
             
            電容種類的繁多,讓人容易患選擇綜合癥,但不用憂慮,在開關電源中,我們使用最多的就是陶瓷電容,電解電容和鉭電容,了解了電容的種類接下來是了解電容的一些性能參數。

            2、電容關鍵參數的認識
            了解電容的內在關鍵參數,才能快速選型,可靠使用,所有的電容的關鍵參數都是一樣的,包括電容容值、電容的耐壓值、電容的ESR、電容容值精度、電容允許的工作溫度范圍。

            3、開關電源中電容的選型要了解電容本身特性
            在開關電源設計中,使用頻率最高的電容是陶瓷電容、電解電容、鉭電容,需要了解它們的特性差異才能快速的進行選擇。
            ? 陶瓷電容容值較小,高頻特性好,工作溫度范圍較廣,ESR較電解電容小,體積小,沒有極性;
            ? 電解電容容值可以做大,但工作溫度范圍較窄,ESR較大,有極性;
            ? 鉭電容ESR最小,容值可比陶瓷電容大一些,有極性,安規性能差,容易起火。
            了解了以上三種電容的特性,在使用它們的時候就可以游刃有余。

            4、開關電源中電容的選型還要了解使用環境
            電容的使用環境還分電路內部環境和電路外部環境,電路內部環境包括頻率、電壓值、電流值、電容在電路中的主要作用等;根據電路頻率可以確定電容種類;根據電壓值可以確定選型電容的耐壓值;在電路中的主要作用可以用來參考選型電容的容值等;根據電路外部使用環境對電容進行選型,產品工作的環境溫度,安規要求等,都可以用來縮小電容選擇范圍。電容的選型不當,在應用中會出現爆漿、電解液干涸等現象,最終導致電源失效。如下圖2所示。
             
            5、開關電源中部分電路電容選型舉例
            (1)吸收電路的電容選型,如下圖3所示,在開關電源中,在MOS管或二極管上并聯電容吸收尖峰是很常見的電路,那么這顆電容該如何去選擇呢?首先,考慮電路環境,即電容上可能承受的最大電壓應力,可以確定電容的耐壓值選;其次,作為吸收電路,容值不能太大,太大會影響整機效率,故容值一般使用PF級別電容,電容的高頻特性要好,根據這些特點,選擇陶瓷電容是最理想的;然而陶瓷電容還分NPO,COG材質,根據溫度特性還分X5R、X7R等,無需愁,只要了解了電路環境對使用電容的精度要求及溫度要求,這些都可迎刃而解,在這種吸收電路中,對電容精度要求不高,一般的COG材質的電容可以滿足。
            (2)啟動電路,以芯片3843為例,用RC啟動,如圖4所示,C值一般用到uF級別的電容,且溫度特性要好,要不然在溫度變化時,容值不夠,會啟動不良,在此可以選擇鉭電容和陶瓷電容;但是,鉭電容有一個問題就是不符合安規要求,如果要過安規認證,就只能選擇陶瓷電容。
            (3)濾波電路電容選擇,已常見的濾波電路為例,見圖5,根據電路中電容兩端電壓確定耐壓值,如輸出電壓24V,就不能選擇15V或是25V耐壓值的電容,電路中最大電流可以用來確定容值,電流大需要得到更小紋波,就要選擇大容量的電容,濾波電路中,電容值可以用純陶瓷、純電解電容,或是電解電容混合陶瓷電容一起使用。
             
            6、汽車級電源使用電容選型舉例
            汽車級電源電容選型就涉及到使用環境對電容的篩選,汽車級電源工作環境溫度較一般的工業級電源要求高,工作溫度要求達到125℃,所以電容選型是要選擇溫度特性好、耐高溫、安規性能好的電容。
             

             

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