如何計算出鋁電解電容中的濾波電流?

2020-06-27 11:00:54 admin 1888

本文主要介紹的是關於紋波電流以及鋁電解電容紋波電流計算方法,並詳細對鋁電解電容進行了全面的闡述。

 

【紋波電流】

紋波電流或電壓是指的電流中的高次諧波成分,會帶來電流或電壓幅值的變化,可能導致擊穿,由於是交流成分,會在電容上發生耗散,如果電流的紋波成分過大,超過了電容的最大容許紋波電流,會導致電容燒毀。

 

【額定紋波電流( IRAC )】

額定紋波電流 IRAC 又稱為最大允許紋波電流。其定義為:在最高工作溫度條件下電容器最大所能承受的交流紋波電流有效值。並且指定的紋波為標準頻率(一般為 100Hz--120Hz )的正弦波。

 

基本含義

紋波電流在這裏指的是流經電容器的交流電流的 RMS 值,其在電壓上的表現為脈動或紋波電壓。電容器最大允許紋波電流受環境溫度、電容器表面溫度(及散熱面積)、損耗角度(或 ESR )以及交流頻率參數的限制。溫度是電解電容器件壽命的決定性因素,因此由紋波產生的熱損耗將成為電容壽命的一個關鍵參考因數。

在一些資料中將此二者稱做“漣波電流”和“漣波電壓”,其實就是 ripple current,ripple voltage。含義即為電容器所能耐受紋波電流/電壓值。它們和ESR 之間的關係密切,可以用下麵的式子表示:

Urms = Irms × R

式中,Urms 表示紋波電壓

Irms 表示紋波電流

R 表示電容的 ESR

由上可見,當紋波電流增大的時候,即使在 ESR 保持不變的情況下,漣波電壓也會成倍提高。換言之,當紋波電壓增大時,紋波電流也隨之增大,這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流後,由於電容內部的等效串連電阻(ESR)引起發熱,從而影響到電容器的使用壽命。一般的,紋波電流與頻率成正比,因此低頻時紋波電流也比較低。

 

【鋁電解電容紋波電流計算方法】

鋁電解電容的在實際應用中的一個重要參數是紋波電流,此電流關係到電解電容的帶載溫升,在電容壽命計算時候,在不測量電解電容中心點溫度的情況下,可以通過此紋波電流來估計電容的設計壽命,鋁電解電容常被用在整流模組後以平穩電壓。

 

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控制某一紋波電壓所需的電容容值為: 

負載功率(單位 W )

 

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注意:這是應用所需要的最小電容容值。此外,電容容值有誤差,在工作壽命期內,容值會逐步降低,隨著溫度降低,容值也會降低。 

必須知道主線及負載側的紋波電流數據。可以首先計算出電容的充電時間。 

 

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fmain是電網電流的頻率。

電容的放電時間則為:

 

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充電電流的峰值為

 

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dU是紋波電壓( Umax – Umin )

則充電電流有效值:

 

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接下來計算放電電流峰值和有效值。

 

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最後計算得出:整流模組後紋波電流:

 

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