你注意電源中輸入電容的RMS紋波電流應(yīng)力了嗎？

好多網(wǎng)友對(duì)這樣一個(gè)問(wèn)題有些迷茫，就是， 關(guān)于易電源模塊的前級(jí)和后級(jí)使用電解電容的問(wèn)題，為什么和我們習(xí)慣設(shè)計(jì)不一樣？當(dāng)只給你一個(gè)有極性的電解電容時(shí)，到底是輸入級(jí)放置，還是輸出級(jí)放？

我們習(xí)慣于輸入級(jí)和輸出級(jí)都少不了放電解電容的設(shè)計(jì)，如果前級(jí)或者后級(jí)沒(méi)有電解，好像就不合適，，總覺(jué)得易電源就是化繁為簡(jiǎn)，減小了電源模塊的體積了，我們沒(méi)有仔細(xì)想過(guò)，為什么易電源在微小的體積內(nèi)，做到低EMI，低輸出紋波，優(yōu)異的散熱性能和高效率？大企業(yè)的工程師是怎么考慮的，這個(gè)是個(gè)問(wèn)題。

對(duì)于我們使用者來(lái)說(shuō)，可以暫且可以不去管它，，但好像就應(yīng)該這樣子。其實(shí)不然，估計(jì)答對(duì)的人可能也是蒙，這就是我們易電源本身設(shè)計(jì)不是很了解，或者不是我們自己認(rèn)識(shí)不到位吧，而是我們沒(méi)有認(rèn)真計(jì)算或者思維慣性，下面我介紹一篇文章，大家可以看看，或許對(duì)大家有所認(rèn)識(shí)。

電源中常常被忽略的一種應(yīng)力是輸入電容RMS電流。若不正確理解它，過(guò)電流會(huì)使電容過(guò)熱和過(guò)早失效。在降壓轉(zhuǎn)換器中，使用下列近似式，根據(jù)輸出電流 (Io) 和占空比 (D) 可以很輕松地計(jì)算出RMS電流：

圖1給出了該表達(dá)式的曲線圖；它是一個(gè)圓形，其中，50%占空比時(shí)達(dá)到最大值0.5，并在0%和100%占空比時(shí)有2個(gè)零交叉。該曲線在50%占空比附近對(duì)稱(chēng)。在20%和80%之間，RMS電流和輸出電流之間的比大于80%。使用這一范圍的占空比，您可以將RMS電流粗略估計(jì)為1/2最大輸出電流。在這一范圍之外，您需要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

圖1 在1/ 輸出電流處出現(xiàn)降壓輸入電容RMS電流峰值

在過(guò)去幾年中，陶瓷電容器的容積效率和成本兩方面都取得了巨大的進(jìn)步。陶瓷電容器現(xiàn)在成為繞過(guò)電源功率級(jí)的首選。但是，它們的低ESR在電源中會(huì)產(chǎn)生許多困擾，例如：EMI濾波器振蕩和意外電壓浪涌（參見(jiàn)《電源設(shè)計(jì)小貼士20》）。并聯(lián)電解電容常常用于抑制這些高Q電路。這些情況下，您應(yīng)該注意電解質(zhì)中的紋波電流，因?yàn)榇罅康碾娫醇y波電流會(huì)最終進(jìn)入電解電容。圖2顯示了一個(gè)帶輸入電容的100 kHz轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)例子，其輸入電容由一個(gè)同電解電容器并聯(lián)的10 uF陶瓷電容組成，而該電解電容器包含0.15歐姆的等效串聯(lián)電阻 (ESR)。假設(shè)電解電容器的電容比陶瓷電容器的大，在這種情況下，約70%的RMS電流出現(xiàn)在了電解質(zhì)中。

要減少該RMS電流，您可以增加陶瓷電容、工作頻率或者 等效串聯(lián)電阻（ESR）。通過(guò)電容電流的傅里葉級(jí)數(shù)可以繪制出這一曲線，從而計(jì)算每個(gè)諧波（多達(dá)10）的電解電容器電流，并重新組合諧波來(lái)計(jì)算電解電容器的總RMS電流。請(qǐng)注意，陶瓷電容的電流與ESR的電流在相位上相差1/4周期，因此必須將它們看作是矢量。如果您不想在這些計(jì)算方面花費(fèi)時(shí)間，那么您可以通過(guò)一個(gè)電流源和三個(gè)無(wú)源組件輕松地對(duì)該電路進(jìn)行仿真。

圖 2 使用不同電容類(lèi)型時(shí)請(qǐng)注意電解電容電流

總之，要注意輸入電容中的RMS電流，因?yàn)檫^(guò)電流應(yīng)力會(huì)降低電容的可靠性。組合電容類(lèi)型時(shí)更需特別注意，因?yàn)樘沾呻娙萃ǔ?huì)允許足夠高的紋波電壓在并聯(lián)電解電容中形成過(guò)電流狀態(tài)。這一問(wèn)題的解決方法是增加如下一項(xiàng)或多項(xiàng)：工作頻率、陶瓷電容數(shù)量、電解電容ESR或其RMS額定電流。