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各类电源中电容器的正确选用

文章出处：作者：人气：-发表时间：2016-03-16 16:13:00

各类电源中电容器的正确选用

电容器作为基本元件在电子线路中起着重要作用，在传统的应用中，电容器主要用作旁路耦合、电源滤波、隔直以及小信号中的振荡、延时等。随着电子线路，特别是电力电子电路的发展对不同应用场合的电容器提出了不同的特殊要求。

电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）［1］构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。

电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。

1.滤波电容器

交流电（工频或高频）经整流后需用电容器滤波使输出电压平滑，要求电容器容量大，一般多采用铝电解电容器。铝电解电容器应用时主要问题是温度与寿命关系，基本遵循50℃法则。因此在很多要求高温和高可靠性场合下，应选用长寿命（如5000h以上，甚至105℃，5000h）电解电容器。一般体积小的电解电容器，其寿命相对较短。

用于DC/DC开关稳压电源输入滤波电容器，因开关变换器是以脉冲形式向电源汲取电能，故滤波电容器中流过较大的高频电流，当电解电容器等效串联电阻（ESR）较大时，将产生较大损耗，导致电解电容器发热。而低ESR电解电容器则可明显减小纹波（特别是高频纹波）电流产生的发热。

用于开关稳压电源输出整流的电解电容器，要求其阻抗频率特性在300kHz甚至500kHz时仍不呈现上升趋势。而普通电解电容器在100kHz后就开始呈现上升趋势，用于开关电源输出整流滤波效果相对较差。笔者在实验中发现，普通CDII型中4700μF，16V电解电容器，用于开关电源输出滤波的纹波与尖峰并不比CD03HF型4700μF，16V高频电解电容器的低，同时普通电解电容器温升相对较高。当负载为突变情况时，用普通电解电容器的瞬态响应远不如高频电解电容器。

由于铝电解电容器在高频段不能很好地发挥作用，应辅之以高频特性好的陶瓷或无感薄膜电容器，其主要优点是：高频特性好，ESR低，如MMK5型容量1μF电容器，谐振频率达2MHz以上，等效阻抗小于0.02Ω，远低于电解电容器，而且容量越小谐振频率越高（可达50MHz以上），这样将得到很好的电源的输出频率响应或动态响应。

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