电气专家为你详解开关电源用电解电容器的选型要求

2017/8/29 15:58:22   浏览量:93

随着开关电源设备迅猛发展,为适应市场需求,开关电源趋向于小型化、轻便化、集成电路模块化。其对构成开关电源的重要元件电解电容器性能的要求也越来越高,本文从小型化、高频低阻抗化、长寿命化和耐纹波电流等方面分析了开关电源的发展对电解电容器性能的要求。

一、电解电容器介绍

电解电容器可看成是由二个极板组成,其中作为阳极板的是采用特定的阀金属(铝、钽、铌等金属),并在该金属表面上借助于电化学方法生成一极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质,而阴极板通常是采用能生成和修复介质氧化膜的液状或固状的电解质。

电解电容器是开关电源中一次和二次回路滤波电路中最重要的器件之一。通常,电解电容器的等效电路可以认为是阳极箔的容量、损坏的阳极氧化膜绝缘电阻、具体有单向导电性的阳极氧化膜(相当于二极管)并联,与电极和引出端子的电阻,阳极氧化膜与电解质的电阻,阴极箔容量,电极及引出端子所引出的等效电感的串联,如图1所示。

电气专家为你详解开关电源用电解电容器的选型要求

图1 电解电容器的等效电路

开关电源不断的小型化、轻便化、集成电路模块化和高效率,在电子设备中使用量越来越大,普及率越来越高。相应的就要求电解电容器小型大容量化,高温度长寿命化,耐大纹波电流,高频低阻抗化和更适应高密度组装。

二、电解电容器性能要求

小体积、大容量

由于电解电容器阳极为腐蚀多孔的阀金属且表面生成一层极薄的介质氧化膜,多数采用卷绕结构,很容易扩大体积,因此单位体积电容量非常大,比其它电容大几倍到几十倍。但是大电容量的获取是以体积的扩大为代价的,现代开关电源要求越来越高的效率,越来越小的体积,因此,有必要寻求新的解决办法,来获得大电容量、小体积的电容器。

在开关电源的原边一旦采用有源滤波器电路,则铝电解电容器的使用环境变得比以前更为严酷:

(1)高频脉冲电流主要是20 kHz~100kHz的脉动电流,而且大幅度增加;

(2)变换器的主开关管发热,导致铝电解电容器的周围温度升高;

(3)变换器多采用升压电路,因此要求耐高压的铝电解电容器。

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