铝电解电容的失效分析 - 图文(3)

2019-08-03 10:37

反激式开关电源的输出整流二极管的电流波形

输出滤波电容器的电流波形

相关公式

流过输出整流器的峰值电流与平均值电流的关系:

流过输出整流器的有效值电流与峰值电流的关系:

流过整流器的有效值电流与平均值电流的关系:

输出整流器的最大导通占空比约为0.5输出整流器的电流峰值与输出平均值电流之间的关系

有效值电流与输出电流平均值的关系为:

设计实例与分析 某反激式开关电源的技术参数为: 电路图拓扑:反激式; 输入电压:85∽264VAC; 工作频率:65KHz;

输出:12V/5A;纹波电压:50mV;CLC滤波。

第一级滤波电容器的选择

对于输出电流5A对应的峰值电流为20A、有效值电流为14.14A,其中大部分流入滤波电容器。按最高温度的纹波电流2倍选用电容器,滤波电容器的纹波电流之和至少要7A。 25V/1000uF低ESR铝电解电容器的额定纹波电流约为1A,需要7只并联。如果非要5只并联甚至4只并联,也是可以运行的,但是不具有长期可靠性。 250C温度下,25V/1000uF低ESR铝电解电容器的ESR约为0.09Ω。7只并联对应的ESR为129mΩ、5只并联为180mΩ、4只并联为225mΩ。由电流变化在ESR上产生的峰值电压分别为2.59V、3.60V、4.50V。除此之外,滤波电容器的ESL还会在整流二极管开通时由于电流的跃变而产生感生电势,这个感生电势同样会加到滤波电容器上,因此,滤波电容器上的峰值电压将不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V。

电压波形如图

第二级LC低通滤波器的设计与参数选择

第二级需要考虑的是如何将不能满足要求纹波电压经过LC滤波使其满足要求。通常滤波电感可以选择30∽100uH,输出滤波电容器不仅要考虑输出纹波电压是否可以满足要求,还要考虑拟制负载电流的变化,在这里可以选择1000uF/25V。

2、正激式开关电源的输出滤波电容器

包括单端正激开关电源和桥式、推挽式开关电源。 单端正激开关电源由于是电感输入式滤波方式,流入滤波电容器的电流远小于反激式开关电源。

在开关频率为50KHz或以下时,可以按每输出1A电流470∽1000uF考虑。 更高的频率时,主要考虑的是输出滤波电容器能否满足对纹波电压和尖峰电压的要求。这时滤波电容器的ESR将成为更主要的参数。 4、各类铝电解电容器可以承受的纹波电流


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