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正確選擇濾波電容器的幾要素
近年來,隨著電容器設(shè)計、制造水平的提高,鋁箔折邊、壓力注油、壓力浸漬等工藝的廣泛采用,整個國內(nèi)電力電容器行業(yè)已形成了以全膜電力電容器產(chǎn)品為主導(dǎo)、多種新產(chǎn)品并存的主要格局。目前國外可以生產(chǎn)的產(chǎn)品品種,國內(nèi)企業(yè)基本都可生產(chǎn),并且有一部分產(chǎn)品已達到水平,一部分優(yōu)勢企業(yè)已開始國際市場并取得了不俗的戰(zhàn)績。主要電力電容器產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀: 選用電容器的工作電壓應(yīng)符合電路要求。一般情況下,選用電容器的額定電壓應(yīng)是實際工作電壓的1.2~1.3 倍。對于工作環(huán)境溫度較高或穩(wěn)定性較差的電路,選用電容器的額定電壓應(yīng)考慮降額使用,留有更大的余量才好。若電容器所在電路中的工作電壓高于電容器的額定電壓,往往電容器極易發(fā)生擊穿現(xiàn)象,使整個電路無法正常工作。因此,若要增加紋波電流額定值,提高紋波電流能力是不是無路可尋了呢。電容器的額定電壓一般是指直流電壓,若要用于交流電路,應(yīng)根據(jù)電容器的特性及規(guī)格選用;若要用于脈動電路,則應(yīng)按交、直流分量總和不得超過電容器的額定電壓來選用。
導(dǎo)電高分子聚合物固態(tài)鋁電解電容器,具有極低的等效串聯(lián)電阻(ESR)值理想的容量頻率曲線、穩(wěn)定的溫度特性、很強的噪音吸收能力、明顯的濾波效果、不燃燒、不爆1炸、安全性高、無污染,而且兼有小型化、片式化、輕量化、低剖面等特點。顯著的特性優(yōu)勢,使它在高頻電路中得到廣泛應(yīng)用。此類事故多是由于系統(tǒng)內(nèi)、外過電壓,電容器內(nèi)部嚴重故障所引起的。
開關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備或系統(tǒng)中,開關(guān)電源性能的好壞,直接影響設(shè)備或系統(tǒng)的正常運行。如何輸出低噪聲穩(wěn)定的直流電壓,關(guān)鍵應(yīng)做好電源的整流濾波。采用導(dǎo)電高分子聚合物固態(tài)鋁電解電容器進行濾波,具有明顯的容量頻率特性和噪音吸收能力,超越現(xiàn)有液體鋁電解電容器和固體片式鉭電容器的濾波特性,是開關(guān)電源理想的濾波電容器。由于故障電容器可能發(fā)生引線接觸不良、內(nèi)部斷線或熔絲熔斷等,因此有部分電荷可能未放盡,所以檢修人員在接觸故障電容器之前,還應(yīng)戴上絕緣手套,先用短路線將故障電容器兩極短接,然后方動手拆卸和更換。
抑制和耦合
(1)信號耦合
由于電容器通過交流電而阻隔直流信號,它們通常用于分離信號的交流和直流分量。該方法稱為AC耦合或“電容耦合”。
(2)去耦
去耦電容器是用于保護電路的一部分免受另一電路的影響的電容器,例如抑制噪聲或瞬變。由其他電路元件引起的噪聲通過電容器分流,減少了對電路的其余部件的影響。
(3)噪聲抑制,尖峰脈沖和緩沖器
當感應(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。如果電感足夠大,則能量可能產(chǎn)生火花,導(dǎo)致接觸點氧化。新打開的電路上的緩沖電容器為這種脈沖繞過接觸點創(chuàng)造了一條路徑,從而保持了其壽命。緩沖電容器通常與串聯(lián)的低電阻一起使用。正確選擇電容器組的保護方式,是確保電容器安全可靠運行的關(guān)鍵,但無論采用哪種保護方式,均應(yīng)符合以下幾項要求:①保護裝置應(yīng)有足夠的靈敏度,不論電容器組中單臺電容器內(nèi)部發(fā)生故障,還是部分元件損壞,保護裝置都能可靠地動作。這種電阻器、電容器組合可在單個封裝中使用。
高頻低阻抗化
對于中小輸出功率開關(guān)電源的工作頻率除少數(shù)因價格限制而仍采用20~40kHz外,大多數(shù)均在50kHz以上;DC/DC電源模塊大多在300kHz以上;首先,我將在使大家了解上述要點的基礎(chǔ)上對如何推導(dǎo)出計算公式進行說明。大功率開關(guān)電源的開關(guān)頻率受主開關(guān)(一般采用IGBT)的開關(guān)速度限制而一般在20~40kHz。
盡管開關(guān)頻率有所不同,但是開關(guān)電源的輸出整流濾波電容器的作用基本相同,主要是通過利用濾波電容器吸收開關(guān)頻率及其高次諧波頻率的電流分量而濾除其紋波電壓分量。
在開關(guān)電源輸出端用的濾波電容,與工頻電路中選用的濾波電容并不一樣,在工頻電路中用作濾波的普通電解電容器,其上的脈動電壓頻率僅有100Hz,充放電時間是毫秒數(shù)量級,為獲得較小的脈動系數(shù),需要的電容量高達數(shù)十萬微法,因而一般低頻用普通鋁電解電容器制造目標是以提高電容量為主,電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。③在電容器停送電過程中及電力系統(tǒng)發(fā)生接地或其它故障時,保護裝置不能有誤動作。
在開關(guān)穩(wěn)壓電源中作為輸出濾波用的電解電容器,由于大多數(shù)的開關(guān)電源工作在方波或矩形波的狀態(tài),含有及其豐富的高次諧波電壓與電流,其上鋸齒波電壓的頻率高達數(shù)十千赫,甚至數(shù)十兆赫,它的要求和低頻應(yīng)用時不同,電容量并不是主要指標,衡量它好壞的則是它的阻抗頻率特性,如圖3所示。麻煩的是,由于表面積的限制,超級電容器的容量是有限的,遠遠低于當電池以卷的形式進行儲電的電容量。