开关电源为什么要用高频低阻铝电解电容
Browse：1445 Times Date：2016-11-26
开关电源为什么要用高频低阻铝电解电容
随着开关电源设备小型化，轻便化和集成电路的迅猛发展，开关电源的发展对作为构成开关电源的重要元件电解电容器性能都要求，即也必须实现小型化，高频低阻抗化，长寿命化和耐纹波电流。
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理想电容器与寄生电感，等效串联电路的串联，电解电容器的等效电路众多周知，开关电源是当今信息家电设备的主要电源，为电子设备小型轻便化作出了不可磨灭的贡献。开关电源不断的小型化，轻量化和高效率。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话，耐纹波电流，高频低阻抗化，高温度长寿命化和更适应高密度组装。
高频低阻抗化
对于中小输出功率开关电源的工作频率除少数因价格限制而仍采用20-40KhZ外，大多数均在50KHz以上，DC/DC电源模块大多在300KHz以上，大功率开关电源的开关频率受主开关（一般采用IGBT）的开关速度限制而一般在20-40KHz，尽管开关频率有所不同，但是开关电源的输出整流滤波电容器的作用基本相同，主要是通过利用滤波电容器吸收开关频率及其高次谐波电容并不一样，在工频电路总用作滤波的普通电解电容器，其上的脉动电压频率仅有100KHz，充放电时间是毫秒数量级，为获得较小的脉动系数，需要的电容量高达数十万微法，因而一般低频用普通铝电解电容器制造。目标是以提高电容量为主，电容器的电容量，损耗角正切值以及漏电电流是鉴别其优劣的主要参数。
在开关稳压电源中作为输出滤波用的电解电容器，由于大多数的开关电源工作在方波或矩形波的状态，含有及其丰富的高次谐波电压和电流，其上锯齿波电压的频率高达数数十千赫，甚至数十兆赫，它的要求和低频应用时不同，电容量并不是主要指标，衡量它的好坏的则是它的阻抗频率特性。某47uf/350V铝电解电容器的阻抗频率特性随着频率的升高，容抗下降，感抗上升，容抗等于感抗并相互抵消时的频率为铝电解电容器的谐振频率，这时的阻抗最低，仅剩下ESR，如果ESR为零，则这时的阻抗也为零；频率继续上升，感抗开始大于容抗，当感抗接近于ESR时，阻抗频率特性开始上升，呈感性，从这个频率开始以上的频率下电容器时间就是一个电感，由于制造工艺的原因.
电容量越大，寄生电感也越大，谐振频率也越低，电容器呈感性的频率也越低，这就要求它在开关稳压电源的工作频率内要有低的等效阻抗，同时，对于电源内部，由于半导体器件开始工作多产高达数百千赫的尖峰噪声，亦能有良好的滤波租用一般低频用普通电解电容器在10KHz左右，其阻抗便开始呈现感性，无法满足开关电源使用要求。用于开关稳压电源输出整流的电解电容器，要求其阻抗特性在300KHz甚至500KHz时仍不呈现上升趋势。电解电容器ESR较低，能有限地滤除开关电源中的高频纹波和尖峰电压，而普通电解电容器在100KHz后就开始呈现上升趋势，用于开关电源输出滤波效果相对应较差，在时间中发现，普通CDII型中4700Uf,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4700uf，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开关电源为了高效率而提高了工作频率的高频话，特别是小型高输出开关电源中输入滤波用电容器要求高纹波性，输出端低阻抗化，要使输出滤波用电容器在高频下低阻抗化，必须降低等效串联电阻。
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