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反激式開關(guān)電源輸出整流濾波電路工作狀態(tài)分析
反激式開關(guān)電源輸出整流濾波電路原理上是簡單的。但是,由于反激式開關(guān)電源的能量傳遞必須通過變壓器轉(zhuǎn)換實現(xiàn),變壓器的初次級兩側(cè)的開關(guān)(MOSFET或整流二極管)均工作在電流斷續(xù)狀態(tài)。在相同輸出功率條件下,反激式開關(guān)電源的開關(guān)流過的電流峰值和有效值大于正激式、橋式、推挽式開關(guān)電源。為了獲得更低的輸出電壓尖峰,通常的反激式開關(guān)電源工作在電感電流(變壓器儲能)斷續(xù)狀態(tài),這就進一步增加了開關(guān)元件的電流額定。近日,研究人員開發(fā)出一種新型電容材料,該電容材料可以儲存大量的電,同時也實現(xiàn)了瞬時充放電功能。
開關(guān)電源的電路拓?fù)鋵敵稣鳛V波電容器影響也是非常大的,由于反激式開關(guān)電源的輸出電流斷續(xù)性,其交流分量需要由輸出整流濾波電容器吸收,當(dāng)電感電流斷續(xù)時輸出整流濾波電容器的需要吸收的紋波電流相對大。
電容器的紋波電流
2、電容器的紋波電流
紋波電流是指流過電容器電流的交流部分。不同應(yīng)用電路中的紋波電流有其具體形態(tài),例如通常認(rèn)為開關(guān)變換器中流過電容器的紋波電流是指直流電流的微小波動。但是無論那種形態(tài)的紋波電流都會使電容器發(fā)熱,電容器應(yīng)該工作在允許內(nèi)部核心溫度之內(nèi),否則將導(dǎo)致電容器很快損壞。如果工作溫度接近允許內(nèi)部核心溫度而不超過它,這樣電容器雖然不會馬上損壞,但是會急劇縮短電容器的使用壽命。CDE鋁電解電容器負(fù)載壽命使用說明書中指出,電容器工作在允許內(nèi)部核心溫度時的壽命一般為1000到15,000小時,也是6周到1.7年。(3)噪聲抑制,尖峰脈沖和緩沖器當(dāng)感應(yīng)電路打開時,通過電感的電流會迅速塌陷,在開關(guān)或繼電器的開路上產(chǎn)生大的電壓。
電解電容器性能要求
小體積、大容量
由于電解電容器陽極為腐蝕多孔的閥金屬且表面生成一層極薄的介質(zhì)氧化膜,多數(shù)采用卷繞結(jié)構(gòu),很容易擴大體積,因此單位體積電容量非常大,比其它電容大幾倍到幾十倍。但是大電容量的獲取是以體積的擴大為代價的,現(xiàn)代1開關(guān)電源要求越來越高的效率,越來越小的體積,因此,有必要尋求新的解決辦法,來獲得大電容量、小體積的電容器。3、耦合電容連接于信號源和信號處理電路或兩級放大器之間,用以隔斷直流電,讓交流電或脈動信號通過,使相信的放大器直流工作點互不影響。
在開關(guān)電源的原邊一旦采用有源濾波器電路,則鋁電解電容器的使用環(huán)境變得比以前更為嚴(yán)酷:
(1)高頻脈沖電流主要是20 kHz~100kHz的脈動電流,而且大幅度增加;
(2)變換器的主開關(guān)管發(fā)熱,導(dǎo)致鋁電解電容器的周圍溫度升高;
(3)變換器多采用升壓電路,因此要求耐高壓的鋁電解電容器。
這樣一來,利用以往技術(shù)制造的鋁電解電容器,由于要吸收比以往更大的脈動電流,不得不選擇大尺寸的電容器。結(jié)果,使電源的體積龐大,難以用于小型化的電子設(shè)備。為了解決這些難題,必須研究與開發(fā)一種新型的電解電容器,體積小、耐高壓,并且允許流過大量高頻脈沖電流。另外,這種電解電容器,在高溫環(huán)境下工作,工作壽命還須比較長。這說明紋波電流的額定值與溫度有關(guān),由前面的分析及公式[1]和[2]得知,如果仍然限定最1大允許溫升為10℃,Pmax基本不變,那么紋波電流額定值就只與ESR有關(guān)。