電力電子電路與電容器陳永真 電力電子電路中電容器的作用整流濾波（平滑） 直流支撐與直流鏈 電源旁路 緩沖與箝位 LC諧振 高頻整流濾波 電源電磁干擾的抑制 脈沖放電 儲能 耦合電容器電路電子電路對電容器的要求足夠的直流或交流額定電壓 足夠的連續(xù)電流或脈沖電流承受能力 足夠的電容量 足夠的介電強(qiáng)度 足夠的浪涌電壓的耐受程度 滿足需要的頻率特性 盡可能低的ESR 滿足要求的壽命作用與性能要求整流濾波電容器作用： 將整流后的脈動交流電平滑為平滑的直流 電。 性能要求： 濾波電容器將流過比較大的紋波電流，對 于電容輸入式濾波尤為明顯。輸入整流濾波電容器1. 平滑整流輸出電壓（整流濾波）； 2. 吸收工頻紋波電流和逆變器的開關(guān)成份 電流； 3. 工頻整流濾波需要濾波電容器具有很大 的電容量，因此，多數(shù)情況下只能選用電 解電容器。單相整流濾波對電容器電容量的 要求對于一般的開關(guān)功率變換器對整流輸出電 壓紋波電壓要求電容量： 220V交流輸入條件下，需要濾波電容器為 1μF/ W ； 85~264V交流輸入條件下，需要濾波電容器 為3μF/ W 。單相整流濾波對電容器耐壓的要求耐壓要求： 一般情況下，選額定電壓400VDC 帶有PFC功能的情況下，選額定電壓 450VDC為什么PFC要用450V耐壓要求？一般PFC輸出電壓為380~420V 低于耐壓400V鋁電解電容器的440~450V 浪涌電壓 原因： 漏電流隨電壓升高，特別是在高溫下漏電 流急劇增加 壽命急劇縮短單相整流濾波對電容器的要求單相整流濾波對電容器的要求單相整流濾波對電容器的要求濾波電容器吸收的紋波電流對于電容輸入式濾波，濾波電容器吸收的 紋波電流有效值大約為整流輸出電流平均 值的2~3倍！大約為15~20mA/W。

不同的電路拓?fù)渌a(chǎn)生的開關(guān)頻率的紋波 電流是不一樣的。 反激式開關(guān)電源約為12mA/W；單管正激式 開關(guān)電源約為10mA/W；橋式、推挽式開關(guān) 電源約為7mA/W。電解電容器能夠承受的紋波電流一個(gè)400V/100μF爪式引腳電解電容器允許 流過的紋波電流在0.7A左右，其額定紋波 電流承受值僅能滿足60W以下的開關(guān)電源 的濾波要求； 一個(gè)400V/470μF爪式引腳電解電容器允許 流過的紋波電流在1.7A左右，僅能滿足 150W以下的開關(guān)電源的濾波要求； 按1 μF/ W的選擇將不能滿足電容器所能承 受的紋波電流要求，至少要達(dá)到3μF/ W 。影響電解電容器壽命的因素環(huán)境溫度，溫度每上升8~10攝氏度壽命減半； 紋波電流在ESR上產(chǎn)生損耗轉(zhuǎn)化為熱，使電 解電容器內(nèi)部溫度升高； 電容器被施加過高的電壓導(dǎo)致漏電流過大而 導(dǎo)致的損耗產(chǎn)生的發(fā)熱。電解電容器溫度、紋波電流與壽命的關(guān)系電解電容器溫度、紋波電流與壽命 的關(guān)系解析不可逾越的極限區(qū)域 紋波電流過大將導(dǎo)致壽命的縮短 降低環(huán)境溫度可以延長壽命 溫度升高將導(dǎo)致漏電流的上升400V/100μF典型電解電容器的參數(shù)額定紋波電流：約0.7A； ESR：約1.5~2歐姆； 在額定紋波電流時(shí)，所產(chǎn)生的損耗接近1W； 熱阻：在自然對流狀態(tài)下大約為每瓦上升 25~30攝氏度，其中外可到環(huán)境的熱阻占整 個(gè)熱阻的3/4~4/5。

很顯然，電解電容器的散熱能力非常差！電解電容器損耗的減小電解電容器的電容量增長速度高于ESR下 降速度，因此多只電解電容器并聯(lián)有利于 ESR的減小； 采用電感輸入式濾波方式可以大大降低整 流濾波的紋波電流； 選用開關(guān)紋波電流低的開關(guān)電源電路拓?fù)?可以有效地降低開關(guān)電源所產(chǎn)生的紋波電 流。電解電容器串聯(lián)時(shí)需要采取均壓 措施半橋變換器可以使串聯(lián)的電容器自動均壓； 單端變換器、全橋變換器、推挽變換器中 的串聯(lián)電容器必須采用均壓措施溫度對電解電容器的影響電解電容器的紋波電流隨溫度上升而降低 電解電容器的ESR隨溫度的上升而降低， 零下20攝氏度時(shí)的ESR是常溫的10倍或更 高 電解電容器的漏電流隨溫度的上升而增加 電解電容器的壽命雖溫度的上升而減少， 即使在沒有加電或存儲狀態(tài)紋波電流對電解電容器的影響額定電流以下的紋波電流對電解電容器的 影響比較小 過大的紋波電流將導(dǎo)致電解電容器壽命急 劇縮短電解電容器的賦能電解電容器出廠前或存儲時(shí)間過長需要賦 能，以修復(fù)電解電容器的氧化鋁介質(zhì)膜 簡單的方法是：電解電容器串聯(lián)一個(gè)適當(dāng) 的電阻，逐漸增加施加的電壓，在施加電 壓達(dá)到額定電壓一半時(shí)，維持?jǐn)?shù)小時(shí)。