基于高壓陶瓷電容設(shè)計的開關(guān)電源優(yōu)勢分析

1、基于高壓陶瓷電容設(shè)計的開關(guān)電源優(yōu)勢分析 序 言 現(xiàn)代電源技術(shù)中，無論是線性電源還是，鋁電解都是必不行少的關(guān)鍵器件。然而，在行業(yè)內(nèi)常規(guī)的ac-dc電源設(shè)計中，鋁電解電容會給電源帶來凹凸溫條件下牢靠性差、壽命短等問題。那么，有沒有一種既能替代傳統(tǒng)鋁電解電容，又能提高電源牢靠性和壽命的器件呢?本文著重從高壓陶瓷電容與傳統(tǒng)鋁電解電容的優(yōu)劣勢對照舉行探討與分析。一、鋁電解電容的設(shè)計缺陷ac-dc電源轉(zhuǎn)換器，要實現(xiàn)溝通到直流的變換，首先需要將溝通經(jīng)過整流濾波后形成一個穩(wěn)定、平滑的直流電壓給自身及外部器件供電。而電解電容因為具有單位體積內(nèi)電容量大、額定容量大(可實現(xiàn)法拉級)、價格低廉等優(yōu)點，常成為常規(guī)開關(guān)電

2、源中整流濾波的關(guān)鍵器件。電解電容是由鋁圓筒做負極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極制成，電解液在高溫柔低溫等極端條件下，十分簡單漏液和干枯，從而使其電氣屬性發(fā)生變幻，終于導(dǎo)致電容失效。一旦鋁電解電容失效，因其強烈反應(yīng)形成壓力，就會釋放出易燃、腐蝕性氣體，導(dǎo)致ac-dc模塊電源失效。按照鋁電解電容的物理結(jié)構(gòu)，可以用圖 1中所示的等效，其中cak代表兩電極間的抱負電容量;rp 是并聯(lián)，代表了電容的漏成分;rl 代表了電容引出端及電極部分的串聯(lián)電阻成分;l 代表了引出線和銜接處的等效串聯(lián)成分。鋁電解電容的性能主要依靠其中介質(zhì)部分，即陽極金屬氧化膜部分。除受初始工藝的影響外，在工作過程中，

3、電解液也會不斷修補并增厚該氧化膜，隨著陽極金屬氧化膜的不斷增厚，鋁電解電容等效電路模型中的電容值c會不斷下降，等效串聯(lián)電阻esr會不斷增大，同時陰極反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣又加速了電解液的揮發(fā)，這些便是引起鋁電解電容退化的主要因素。因而，雖然電解電容有著其他類型的電容無法替代的優(yōu)勢，但還是具有內(nèi)部損耗大、靜電容量誤差大、漏電流大、凹凸溫特性差等缺陷。故采納電解電容設(shè)計的常規(guī)ac-dc在凹凸溫特性、牢靠性、用法壽命等方面具有顯然的劣勢。那么，假如ac-dc電源設(shè)計中不用法電解電容，電源產(chǎn)品將會怎樣呢?無電解電容的ac-dc電源模塊是否可避開上述致命缺陷?日前，金升陽通過采納高壓陶瓷電容的填谷電路設(shè)計替代并

4、優(yōu)化電解電容的基本功能，勝利設(shè)計出滿足性能要求的無電解電容ac-dc電源模塊ln系列，解決了ac-dc電源因電解電容而帶來的產(chǎn)品大體積、壽命短、凹凸溫性能差等問題。二、無電解電容產(chǎn)品的優(yōu)勢與電解電容相比，陶瓷電容具有極低的esr和esl，能降低因寄生參數(shù)而引起的損壞風(fēng)險;同時，因陶瓷電容的電解質(zhì)在凹凸溫等極限條件下不易揮發(fā)、凝固，容量相對穩(wěn)定，能長時光保持電容的電氣特性，從而極大地提高了電源產(chǎn)品的凹凸溫性能和長久用法的牢靠性。1)高效、環(huán)保ln系列采納填谷電路舉行設(shè)計，利用高壓陶瓷電容完善替代鋁電解電容，增強了整流管的導(dǎo)通角，使輸入電流波形從尖峰脈沖變得更臨近正弦波，從而大幅度提高電源的功率因

5、素(如表1所示)，提高電源的轉(zhuǎn)換效率，越發(fā)利于環(huán)保節(jié)能，顯著降低總諧波失真。1所示：以下全部表中舊計劃為采納電解電容的產(chǎn)品，新計劃為采納填谷電路無電解電容的新產(chǎn)品2)產(chǎn)品壽命的提升電源本身是一個功率器件，在正常工作時功率損耗通過熱的形式散發(fā)到外部，其內(nèi)部的、開關(guān)器件、整流等都是發(fā)熱器件。除內(nèi)部因素外，大部分電源需應(yīng)用在較高的環(huán)境溫度中，這些都會導(dǎo)致電解液的揮發(fā)，降低電解電容的用法壽命。陶瓷電容采納特性最穩(wěn)定的陶瓷材料作為介質(zhì)，特殊是一類陶瓷電容(nop) 能實現(xiàn)-55+125的工作環(huán)境溫度，容量變幻不超過±30ppm/。電容溫度變幻時，容值很穩(wěn)定，即具有溫度補償功能，適用于要求容值在

6、溫度變幻范圍內(nèi)穩(wěn)定和高q值的線路以及各種諧振線路中;二/三類陶瓷(x7r)實現(xiàn)-55+125的工作溫度范圍內(nèi)，容量最大的變幻為 ±15%。從高壓陶瓷電容的介質(zhì)與鋁電解電容的電解液介質(zhì)本身的特性可以看出，陶瓷電容能夠承受更嚴格的環(huán)境要求，對電源產(chǎn)品的壽命、牢靠性的設(shè)計都有著重要的意義，能夠很大程度地提高電源產(chǎn)品的用法壽命以及牢靠性。金升陽無電解電容ac-dc電源模塊ln系列通過采納填谷電路，利用高壓陶瓷電容勝利替代鋁電解電容，能夠有效避開電解電容因內(nèi)部電解液導(dǎo)致的凹凸溫性能差問題;避開因電解液的揮發(fā)導(dǎo)致電容容值下降、電源產(chǎn)品壽命降低問題;甚至可以避開因電解液的強烈噴發(fā)或者漏液引起的平安

7、問題。3)穩(wěn)定的凹凸溫特性目前，大多數(shù)常規(guī)電解電容的額定工作溫度為105，但因電解電容在高溫條件下電解液易揮發(fā)，電源本身發(fā)熱較大等緣由，常規(guī)采納電解電容的ac-dc電源只能工作在70的環(huán)境條件下。要提高電源的工作環(huán)境溫度，必需采納價格更昂貴、體積更大的電解電容，或者以降額的方式實現(xiàn)凹凸溫條件下的應(yīng)用，下面以金升陽常規(guī)ac-dc電源產(chǎn)品在凹凸溫環(huán)境下的降額要求3：金升陽ln系列能在成本、體積變幻不大的狀況下實現(xiàn)高溫工作，能滿足-40到70條件下無任何降額要求，可應(yīng)用在環(huán)境溫度較高/較低，且對電源產(chǎn)品的牢靠性、用法壽命較高的場合，如路燈控制、等行業(yè)。4)高特性金升陽無電解電容ln系列產(chǎn)品，充分考慮到不同應(yīng)用場合、不同的設(shè)計要求，對產(chǎn)品的emc性能舉行了全面的升級優(yōu)化。在模塊內(nèi)部通過設(shè)計、采納多級emc濾波等方式實現(xiàn)在無任何外圍防護器件的狀況下emi滿足clss b，防浪涌能力達4級。三、總結(jié)金升陽無電解電容ac-dc電源模塊ln系列