濾波電容器的選擇

1、4.3濾波電容器的選擇4.3.1濾波電容器額定電壓的選擇濾波電容器在輸入電壓 220V 20%或輸入電壓 85V265V (110V 20%220V + 20%)時(shí)的最高整流輸出電壓可以達(dá)到370V，因此應(yīng)選擇額定電壓為400V的電解電容器或選擇兩只額定電壓為200V (也可以是250V)的電解電容器串聯(lián)使用。需要注意的是，盡管電解 電容器的額定電壓有10%左右富裕量，在上述應(yīng)用場合下，從產(chǎn)品的安全角度考慮是不允許使用額定電壓為 300V或350V的電解電容器。對(duì)于帶有功率因數(shù)校正的整流濾波電路， 當(dāng)功率因數(shù)校正電路輸出電壓為380V時(shí)可以選擇額定電壓 400V電解電容器，而功率因數(shù)校正電路輸

2、出電壓高于 380V時(shí)則只能選擇額定電壓為450V的電解電容器。4.3.2濾波電容器電容量的選擇濾波電容器，為限制整流濾波輸出電壓紋波，正確選擇電容量是非常重要的。通常濾波電容器的電容量在輸入電壓220V20%時(shí)按輸出功率選擇為：不低于每瓦1 pF (即： 1 p F/) 輸入電壓 85V265V (110V 20%220V + 20%)輸入時(shí)按輸出功率選擇為：不低于每瓦(34)疔(即：(34) p F/W)。濾波電容器電容量的取值依據(jù)為：在220V20%交流輸入及85V265V交流輸入的最低值時(shí)，整流輸出電壓最低值分別不低于200V和90V ,在同一輸入電壓下的整流濾波輸出電壓分別約為：24

3、0V和115V，電壓差分別為：40V和25V。每半個(gè)電源周波(10mS),整流器導(dǎo)電時(shí)間約 2mS,其余8mS為濾波電容器放電時(shí)間， 承擔(dān)向負(fù)載提供全部電流，即：I。tC 。(4.3)AU220V 20%交流輸入時(shí)：IO 8mS_qC 。I。8mS 0.025 =2001。(10 )(4.4)40Po 二U。Io =2001 o (4.5)I。=電二巴(4.6)UO 200C=P。(10 冷(F)(4.7)即: 1 p F/W85V265V交流輸入時(shí):C8mS = I。8mS 0.04 =3201。(10-)(4.8)25P。二 U o I o = 901 o (4.9),PoPo/、Io-(

4、4.10)Uo 90C=3.6PO (10冷(F)(4.11)即：3.6 卩 F/W每半個(gè)電源周波（10mS）,整流器導(dǎo)電時(shí)間約 3mS，其余7mS為濾波電容器放電時(shí)間, 承擔(dān)向負(fù)載提供全部電流，則：濾波電容器容量為：0.88卩F/W和3.15卩F/W以上是從濾波后的紋波電壓角度考慮如何選擇，如果從電解電容器的額定電流和壽命考慮則需要清楚濾波電解電容器所能承受的紋波電流和預(yù)計(jì)電容器的壽命。4.3.3 般鋁電解電容器可以承受的紋波電流和可能出現(xiàn)的實(shí)際紋波電流 鋁電解電容器可以承受的紋波電流如表4.1和表4.2【7。表4.1國產(chǎn)CD110型鋁電解電容器的紋波電流額定電壓（V）電容量（卩）0.471

5、223.34.710223347額定紋波電流（mA）40015223854711231972773614501825435976123226304380表4.2某型號(hào)國產(chǎn)插腳式鋁電解電容的紋波電流額定電壓（V）電容量（卩）333947566882100120額定紋波電流（A ）4000.270.310.340.380.460.530.554500.250.280.310.360.380.440.500.58額定電壓（V）電容量（卩）150180220270330390470額定紋波電流（A ）4000.630.720.790.981.121.271.334500.660.740.880.991

6、.151.28對(duì)于220V整流電容輸入式濾波電路，對(duì)應(yīng)的輸出功率與輸入電流間的關(guān)系為:Po1 in PF E Uin min(4.12)通常，在沒有功率因數(shù)校正是整流器的功率因數(shù)約為0.6，考慮整機(jī)效率0.8，在最低輸入電壓（220V-20%，即176V整流輸出約為200V）時(shí)的輸出功率與輸入電流間的關(guān)系為：11.83mA/W（ 4.13）這時(shí)對(duì)應(yīng)的整流輸出電流平均值與輸出功率的關(guān)系為：6.25mA/W（ 4.14）其輸出有效值大約是輸出電流平均值近兩倍。由表4.1可以看到僅有額定電壓為400V的引線式CD110型鋁電解電容器的額定紋波電流在10W以下可以滿足1卩F/W的應(yīng)用條件，其他容量、規(guī)

7、格的電解電容器則需要（23）卩F/W才能滿足，因此，在耗電功率為150W的電視機(jī)中通常選用 105C、470卩f/400V的電解電容器。更大功率的則需要（45）卩F/W如果不想選擇大的電容量又想獲得大的額定紋波電流，可以選用多只電解電容器并聯(lián)的方案， 如一只100疔/400V電解電容器的額定紋波電流大約為0.53A ,兩支并聯(lián)可以達(dá)到 1.06A ,相當(dāng)于單只330訴/400V的額定紋波電流。如輸入電壓為全電壓范圍（AC85264V適用于全世界各國的市電電壓等級(jí)）時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出功率與輸入電流間的關(guān)系為：25mA/W（4.15）當(dāng)選擇3卩F/W時(shí)，僅有額定電壓為 400V的引線式CD110型鋁電

8、解電容器的額定紋波 電流在10W以下可以滿足3卩F/W的應(yīng)用條件，其他容量、規(guī)格的電解電容器則需要（57）卩F/W才能滿足。當(dāng)然也可以選用不大于電解電容器3.5倍額定紋波電流的應(yīng)用條件，以盡可能減小電解電容器的容量，所付出的代價(jià)是電解電容器的壽命明顯縮短，對(duì)于適應(yīng)壽命短的電子裝置 （如實(shí)際工作壽命短于一年）可以參用這樣的選擇方式。如果整流器與濾波電容器之間接一個(gè)濾波電感。電感可以起到平滑電流的作用，可以降低流過濾波電容器的紋波電流，當(dāng)濾波電感趨于無窮大時(shí)， 流過濾波電容器的紋波電流為零。所以在整流器與濾波電容器間接入容量適當(dāng)?shù)碾姼?，不僅可以明顯減小流過濾波電容器的紋波電流改善濾波電容器的使用狀

9、態(tài)，還有利于提高功率因數(shù)。以上僅為工頻整流的紋波電流對(duì)濾波電解電容器工作狀態(tài)和選用的影響，對(duì)于開關(guān)電源或其他開關(guān)型變換器用整流濾波電路中的電解電容器還要吸收開關(guān)變換器在開關(guān)過程產(chǎn)生 的高頻開關(guān)電流。因此，濾波電容器中不僅存在整流濾波的紋波電流，而且還存在高頻開關(guān)變換電流。不同電路拓?fù)涞拈_關(guān)變換器所產(chǎn)生的高頻開關(guān)變換電流也不同。其中數(shù)全電壓范圍的電流斷續(xù)型反激式變換器為最大，大約達(dá)到變換器輸入電流平均值的15倍（峰值）或 12 （有效值）。表4.3列出單相220V交流輸入的各種變換器的高頻開關(guān)變換電流有效值。表4.3單相220V交流輸入的各種變換器的高頻開關(guān)變換電流有效值220V 20% 反激電

10、流斷續(xù)Dmax=0.4220V 20%正激Dmax=0.4220V 20%全橋Dmax=0.8220V 20%半橋Dmax=0.8220V 20%推挽Dmax=0.8Im /W (A)0.031450.01560.00780.00780.0078Irms/W (A)0.01140.009880.0070.0070.007從表4.3中可以看到電流斷續(xù)比電流連續(xù)向?yàn)V波電容器索取更大的紋波電流，占空比小比占空比大向?yàn)V波電容器索取更大的紋波電流，因此，從濾波電容器角度看選用電流連續(xù)工 作模式并且較大的占空比工作狀態(tài)將有利于濾波電容器應(yīng)用壽命的延長。選擇電解電容器時(shí)應(yīng)注意：相同的額定電壓、 電容量不同的型號(hào)， 其可承受的紋波電流是不同的。如NIPPON CHEMI-CON 公司的KMR系列的120卩F/400V的電解電容器可以承 受的額定紋波電流為 0.75A，而同樣是NIPPON CHEMI-CON 公司的產(chǎn)品：