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    3. 開關電源電容選型技巧

      1、電容種類的了解

      對電容種類的大致了解,在選擇電容時有助于對電容種類的快速篩選。

      電容種類較多,如圖1所示,按封裝分有貼片電容、插件電容,按介質分有陶瓷電容,鉭電容,電解電容、云母電容、薄膜電容等,按結構形勢分,有固定電容、半固定電容、可變電容。

      圖1常見的電容類型

      電容種類的繁多,讓人容易患選擇綜合癥,但不用憂慮,在開關電源中,我們使用最多的就是陶瓷電容,電解電容和鉭電容,了解了電容的種類接下來是了解電容的一些性能參數。

      2、電容關鍵參數的認識

      了解電容的內在關鍵參數,才能快速選型,可靠使用,所有的電容的關鍵參數都是一樣的,包括電容容值、電容的耐壓值、電容的ESR、電容容值精度、電容允許的工作溫度范圍。

      3、開關電源中電容的選型要了解電容本身特性差異才能快速的進行選擇。

      陶瓷電容容值較小,高頻特性好,工作溫度范圍較廣,ESR較電解電容小,體積小,沒有極性;

      電解電容容值可以做大,但工作溫度范圍較窄,ESR較大,有極性;v

      鉭電容ESR最小,容值可比陶瓷電容大一些,有極性,安規性能差,容易起火。

      了解了以上三種電容的特性,在使用它們的時候就可以游刃有余。

      4、開關電源中電容的選型還要了解使用環境

      電容的使用環境還分電路內部環境和電路外部環境,電路內部環境包括頻率、電壓值、電流值、電容在電路中的主要作用等;根據電路頻率可以確定電容種類;根據電壓值可以確定選型電容的耐壓值;在電路中的主要作用可以用來參考選型電容的容值等;

      根據電路外部使用環境對電容進行選型,產品工作的環境溫度,安規要求等,都可以用來縮小電容選擇范圍。電容的選型不當,在應用中會出現爆漿、電解液干涸等現象,最終導致電源失效。如下圖2所示。

      圖2電解電容損壞

      5、開關電源中部分電路電容選型舉例

      (1)吸收電路的電容選型,如下圖3所示,在開關電源中,在MOS管或二極管上并聯電容吸收尖峰是很常見的電路,那么這顆電容該如何去選擇呢?首先,考慮電路環境,即電容上可能承受的最大電壓應力,可以確定電容的耐壓值選;其次,作為吸收電路,容值不能太大,太大會影響整機效率,故容值一般使用PF級別電容,電容的高頻特性要好,根據這些特點,選擇陶瓷電容是最理想的;然而陶瓷電容還分NPO,COG材質,根據溫度特性還分X5R、X7R等,無需愁,只要了解了電路環境對使用電容的精度要求及溫度要求,這些都可迎刃而解,在這種吸收電路中,對電容精度要求不高,一般的COG材質的電容可以滿足。

      圖3吸收電路電容應用

      (2)啟動電路,以芯片3843為例,用RC啟動,如圖4所示,C值一般用到uF級別的電容,且溫度特性要好,要不然在溫度變化時,容值不夠,會啟動不良,在此可以選擇鉭電容和陶瓷電容;但是,鉭電容有一個問題就是不符合安規要求,如果要過安規認證,就只能選擇陶瓷電容。

      圖4啟動電路電容應用

      (3)濾波電路電容選擇,已常見的濾波電路為例,見圖5,根據電路中電容兩端電壓確定耐壓值,如輸出電壓24V,就不能選擇15V或是25V耐壓值的電容,電路中最大電流可以用來確定容值,電流大需要得到更小紋波,就要選擇大容量的電容,濾波電路中,電容值可以用純陶瓷、純電解電容,或是電解電容混合陶瓷電容一起使用。

      圖5濾波電路電容應用

      6、汽車級電源使用電容選型舉例

      汽車級電源電容選型就涉及到使用環境對電容的篩選,汽車級電源工作環境溫度較一般的工業級電源要求高,工作溫度要求達到125℃,所以電容選型是要選擇溫度特性好、耐高溫、安規性能好的電容。

      小結:

      電容的選用技巧無非就是了解常用的幾種電容特性以及電容在電路中的應用環境、產品使用環境特性,在設計電源時,有上述幾個角度出發考慮電容的選型,如果選用成品電源,不管是模塊電源、普通開關電源、電源適配器等,這部分的工作一般都由電源設計廠家完成。

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