[技术手册] 注意电解电容的纹波

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 楼主| mickit 发表于 2025-6-20 07:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
在开关电源中,常常有一种应力会被工程师所忽略,那就是输入电解电容的RMS电流。
如果不能正确的理解它,使用不当的话会造成电容过热,并最终导致电容过早失效。

在降压转换器中,使用下列近似公式,可以轻松计算出RMS电流。
其中Io是输出电流,D是占空比。
上面图1给出了表达式的曲线图,看起来像是个半圆形,其中50%占空比达到最大值0.5,并在0~100%占空比时有2个零交叉。

该曲线在50%占空比附近对称。在20%~80%之间,RMS电流和输出电流之间的比大于80%。

使用这一范围的占空比,可以将RMS电流粗略估计为Io的一半。在这一范围之外,需要相应去重新计算。

下面是输入电容中RMS电流的推导过程,先假设电容寄生电感无穷大。

电路以矩形脉冲(0.5D×Ipk)的RMS电流为开始,另外还去掉了DC直流分量(D×Ipk)。
总之,要注意输入电容中的RMS电流,因为过电流应力会降低电容的可靠性。

组合电容类型时更需要特别注意,因为陶瓷电容通常会允许足够高的纹波电压在并联电解电容中形成过电流状态。

如果测试发现有过电流现象,可以通过以下方法去改善:提高工作频率,增加陶瓷电容数量,增加电容ESR或者RMS额定电流。

磨砂 发表于 2025-7-2 08:24 | 显示全部楼层
电解电容的纹波电流是指流过电容器电流的交流部分,通常由电源的开关操作或其他周期性变化引起
晓伍 发表于 2025-7-2 10:18 | 显示全部楼层
纹波电流是电容器中流动的周期**流成分,其有效值反映了电流波动的幅度
八层楼 发表于 2025-7-2 12:45 | 显示全部楼层
纹波电流的频率与电源开关频率或电网频率相关。低频时纹波电流较低,高频时由于等效串联电阻降低,纹波电流可能更高
keaibukelian 发表于 2025-7-2 13:32 | 显示全部楼层
低ESR电容可减少功率损耗,例如钽电容的ESR通常低于铝电解电容,适合高频应用
paotangsan 发表于 2025-7-2 13:47 | 显示全部楼层
通过增加电感或电容滤波网络,降低纹波电流幅度
renzheshengui 发表于 2025-7-2 13:59 | 显示全部楼层
选择额定纹波电流高于实际需求的电容,并考虑温度降额
观海 发表于 2025-7-2 15:14 | 显示全部楼层
纹波电流在ESR上产生功率损耗,导致电容发热。ESR越大,纹波电流引起的温升越显著
guanjiaer 发表于 2025-7-2 15:14 | 显示全部楼层
温度升高会降低ESR,但同时增大漏电流和电解液挥发,导致最大允许纹波电流下降
heimaojingzhang 发表于 2025-7-2 20:02 | 显示全部楼层
高频下ESR降低,纹波电流承受能力增强,但需注意实际电路中高频谐波的影响
wowu 发表于 2025-7-3 15:39 | 显示全部楼层
实际应用中,纹波电流应不超过额定值的85%,以确保寿命要求
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