开关稳压电源在选型电解贴片电容上需要的注意事项

发布时间：2022-02-10

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随着开关电源设备的小型化、便携化和集成电路的快速发展，开关电源的发展对作为开关电源重要组成部分的电解贴片电容器的性能提出了更高的要求，即小型化、高频化、低阻抗化，还必须实现长寿命和抗纹波电流。

由于大多数开关电源工作在方波或矩形波状态所以在开关稳压电源中用于输出滤波的电解电容器具有丰富的高频次谐波电压和电流，锯齿波电压的频率高达几十千赫甚至几十兆赫。其要求不同于低频应用，电容不是主要指标，其质量的衡量标准是其阻抗频率特性。随着频率的增加，47uF/350V铝电解电容器的阻抗频率特性降低，电感电抗增加。电容电抗等于电感电抗且相互偏移时的频率为铝电解电容器的谐振频率。此时，阻抗最低，只剩下ESR。当ESR为0，阻抗也为零；频率继续上升，电感电抗开始大于电容电抗。当感应电抗接近ESR时，阻抗-频率特性开始上升并具有感应性。从这个频率来看，由于制造过程的原因，电容时间是一个高于这个频率的电感。
电容越大和寄生电感越大而谐振频率越低，电感频率就会越低，电容器在开关稳压电源的工作频率内具有较低的等效阻抗。同时由于半导体器件开始工作，电源的内部会产生高达数百kHz的峰值噪声，还可以进行良好的滤波。常用的低频电解电容器在10kHz左右时，其阻抗开始出现电感，不能满足开关电源的要求。阻抗特性在300kHz甚至500KHz时一半是用在开关稳压电源整流的电解电容器要求其。滤除开关电源中的高频纹波和峰值电压的电解电容器的ESR较低；而用在开关电源输出的滤波效果相对较差是一般的电解电容器在100kHz。研究发现一般的cdii型4700uf 16V电解电容器，如果要用在开关电源输出滤波的纹波和尖峰不低于cd03hf 4700uf，16V高频电解电容器。与此同时一般的电解电容器有较高的温升。负载突变时，普通电解电容器的瞬态响应远低于高频电解电容器开关电源，特别是，在小型高输出开关电源中，输入滤波电容要求输出端具有高纹波和低阻抗。为了使输出滤波电容器在高频时具有低阻抗，必须减小等效串联电阻。

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