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開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器電路中對電解電容的要求
發(fā)(fā)布時(shí)(shí)間:2021-12-24 15:23:40 瀏覽次數:1697 作者:admin 返回列表

開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器是當今便攜數碼產(chǎn)(chǎn)品、家用電器的主要電源變換器,為電子設備小型輕便化作出不可磨滅的貢獻。電源適配器不斷的小型化、輕量化和高效率,在電子設備中使用量越來(lái)(lái)越大,普及率越來(lái)(lái)越高。隨著(zhù)(zhù)電源適配器的高效率、小型化、輕便化和集成電路的迅猛發(fā)(fā)展,電解電容作為電源適配器電路中的重要組成元器件,也必須實(shí)(shí)現小型化、高頻低阻抗化、長(cháng)(cháng)壽命化和耐紋波電流。在開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器中對鋁電解電容器的性能主要有如下要求。

1. 標稱(chēng)(chēng)靜電容量及其允許偏差。

濾波用電解電容器的容量大一些,有利于減小直流電壓的紋波。在耐壓一定時(shí)(shí),電解電容器的標稱(chēng)(chēng)電容量越大,價(jià)(jià)格就會(huì )(huì )越高。為使開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器的成本盡可能低一些,電解電容器的容量可比用有關(guān)(guān)公式計算得到的數值稍低一些,作為折中考慮;對于交流市電輸入的整流濾波,5W~10W的開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源用電解電容器,容量可選取4.7~10uF;對于10W-50W的開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器,按2.0~3.0uF/W的容量選用。如果濾波電解電容器的容量太小,則會(huì )(huì )使直流電壓紋波太大,不僅容易引起開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)晶體管損壞,而且會(huì )(huì )導致功率因素下降、諧波含量增加。電解電容器靜電容量的允許偏差可以為±10%,最好為±5%。

2. 損耗角正切值.

在25℃、100Hz下,要求電解電容器的損耗角正切值小于20%(V=300~400V)。在105℃環(huán)(huán)境中,施加額定工作電壓和最大允許紋波電流1000小時(shí)(shí)后,鋁電解電容器的性能在25℃下應符合以下要求:額定電流不大于初期規定值,損耗角正切值不大于初期規定值的200%,靜電容量的變化率在初始值的±15%以?xún)取?/p>

3. 使用溫度范圍。

高溫工作特性要好。開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源的溫升一般能達到60℃,由于開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源機殼內的空間較小,散熱性能差,在環(huán)(huán)境溫度達到35℃時(shí)(shí),開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器內部元器件的結點(diǎn)(diǎn)溫度將達到90℃以上,加上電解電容器自身的熱損耗,其表面溫度將進(jìn)(jìn)一步上升。使用環(huán)(huán)境溫度每升高10℃,鋁電解電容器的使用壽命會(huì )(huì )降低50%。從可靠性和安全性考慮,必須選用使用溫度范圍為-25~+105℃的高溫型鋁電解電容器。如果使用溫度上限是85℃的普通型電解電容,在高溫條件下,由于電容器內部的電解液受熱膨脹加劇,壓力增大,輕則會(huì )(huì )引起電解液通過(guò)(guò)橡皮封口縫隙流出,加速了內部干枯的過(guò)(guò)程,導致使用壽命縮短;重則會(huì )(huì )使電容器耐壓值大大降低,發(fā)(fā)生爆裂而失效。

4. 漏電流。

漏電流要小,電解電容器的漏電流偏大,會(huì )(huì )發(fā)(fā)生早期失效。若電容器的標稱(chēng)(chēng)容量是C(單位是uF),額定工作電壓為V(單位是V),當C≤33uF時(shí)(shí),施加額定工作電壓5分鐘(25℃下),要求其漏電流I<0.02C×V(uA)。當C≥47uF時(shí)(shí),一般要求漏電流I≤3×(C×V根次方)(uA)。

5. 高溫特性。

在105℃的環(huán)(huán)境中,無(wú)(wú)負荷放置500小時(shí)(shí)后,在25℃下電容器的性能應符合高溫負荷特性所要求的特性規定值。這些就是對鋁電解電容的要求和選用這些電容器的規定,這對開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源的可靠性、安全性及使用壽命來(lái)(lái)說(shuō)(shuō)都是非常有益的。

6. 額定工作電壓。

如果電容器上所施加的電壓高于額定工作電壓,電容器的漏電流將增大,其電氣性能在短時(shí)(shí)間內會(huì )(huì )劣化直至損壞。根據開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器中的功率開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)管擊穿電壓選取的原則,對于220V的交流輸入電壓,若橋式整流輸出采用單個(gè)(gè)電容器濾波,則要求電解電容器的耐壓值不低于400V;對于升電壓輸出的有源功率因數校正電路中的輸出濾波電容器,則要求其耐壓值不低于450V。如果采用兩個(gè)(gè)等容量的電解電容器串聯(lián)(lián)使用,每個(gè)(gè)電容器的耐壓值可以比單個(gè)(gè)電容器濾波時(shí)(shí)的耐壓值降低50%,但串聯(lián)(lián)后總容量也會(huì )(huì )減小50%。當兩個(gè)(gè)電容器串聯(lián)(lián)應用時(shí)(shí),為了防止因每個(gè)(gè)電容器的漏電流不等而影響電壓分配,可在每個(gè)(gè)電容器上并聯(lián)(lián)一只100K~330K歐姆的均電壓電阻,以利于電容器在斷電時(shí)(shí)放電。

7. 耐高頻脈沖電流能力。

交流損壞要小,任何一個(gè)(gè)鋁電解電容器都可以被視為由一個(gè)(gè)理想的電容器和一個(gè)(gè)小電阻串聯(lián)(lián)而成,該串聯(lián)(lián)電阻被稱(chēng)(chēng)為等效電阻(ESR)。開(kāi)(kāi)關(guān)(guān)電源適配器采用有源功率因數校正電路時(shí)(shí),不僅要求有源功率因數校正升電壓變換器輸出端濾波電容器能承受400V以上的高電壓,而且還必須能流過(guò)(guò)頻率為25~200KHz的高頻脈沖電路。高頻脈沖電流在對鋁電解電容器充電及放電的過(guò)(guò)程中,會(huì )(huì )產(chǎn)(chǎn)生熱消耗,引起脈動(dòng)(dòng)溫升,所以,要求電容器的串聯(lián)(lián)等效電阻(ESR)要小,即熱損耗要低。

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