铝电解电容器电容量的选择

2018年11月22日

铝电解电容器电容量的选择可以按一般电子线路、一般整流滤波电路、高纹波电流等方面考虑。

1.一般电子线路

对于一般电子线路,旁路与退耦电容器的电容量选择,应该是在工作的最低频率时旁路电容器的容抗应远低于与其并联电路的阻抗。

2.一般工频整流滤波电路

在一般工频整流滤波电路中,主要考虑整流滤波后的纹波电压,一般要求获得1V的纹波电压峰峰值,可按每安[培]需要6000μF的电容量选择,这一点在5V输出的低压整流滤波电路中尤为重要,不仅可以保证整流滤波输出的品质,更主要的是可以降低整流输入电压,提高整个电源的效率。

对于一般低压(12~25V)整流滤波输出,建议选择每安[培]3300~6800μF。这样可以获得1~2V峰峰值的纹波电压,在稳压电路上仅增加0.5~1V的附加电压。按稳压电路的电源电压抑制比为60dB,将在输出端产生约1mV的纹波电压。铝电解电容器的额定纹波电流肯定可以满足要求;如果按每安培470~1000μF选用,则将产生3~7V峰峰的纹波电压,在稳压电路上需要增加1.5~3.75V的附加电压,将在输出端产生越2~4mV的纹波电压。考虑到整流电路每输出1A电流,滤波电容器就要流过2~3A的纹波电流,在这种情况下铝电解电容器的额定纹波电流可能不能满足要求。

对于交流220V直接整流,按纹波电压要求,可以选择1μF/W,但是在考虑到滤波电容器在保证寿命的前提下是否能承受这样的纹波电流时,则需要选择3μF/W。

3.高纹波电流

高纹波电流应用主要指变频器的整流滤波、直流支撑等。在这类应用中,由于纹波电流太大,已成为主要矛盾,铝电解电容器电容量的选择主要是根据纹波电流,而不再是纹波电压。

例如,三相380V输入,滤波电容器需要吸收3.5A/kW来自工频整流的纹波电流,与此同时,还要吸收来自于逆变器的开关纹波电流。结果是使流过滤波电容器的纹波电流达到4~5A/kW。这是单只铝电解电容器不能承受的,需要多只并联解决。

考虑到铝电解电容器的体积与成本,在选择铝电解电容器的电容量时,纹波电流可以按25℃或40℃时纹波电流的2倍选定需要多少只铝电解电容器才能够用。也就是按2~2.5A/kW,这个数值再与千瓦数相乘就是铝电解电容器总纹波电流,再除以单体铝电解电容器的纹波电流值,就是铝电解电容器的并联数。

例如,一个10kW的变频器,由三相380V供电,“滤波电容器”需要40~50A的纹波电流,一般的400V或450V/3300μF的铝电解电容器的常温纹波电流约为22~25A,乘以2得44~50A,此时可以用单只400V/3300μF的铝电解电容器并联。为了降低成本,也可以选用400V/2200μF规格的铝电解电容器,其额定纹波电流为20A,如果按2.5倍的电流倍率,也可以满足要求。

如果铝电解电容器的工作纹波电流选得太大,将可能使铝电解电容器的寿命明显的缩短。如果变频器的工作状态不是连续满负荷工作,而是大多数情况下处于轻载或空载,则流过铝电解电容器的“平均”纹波电流将大大减小,铝电解电容会有一个比较长的寿命。

来源:南通华裕电子有限公司

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