PFC 电解电容的选型
电解电容的选择
的电路拓扑结构。一般而言，反激式变换器产生的开关变换电流相对最大。表 1 是各种开关变
换器电路拓扑的直流电流、整流滤波的纹波电流、开关变换电流和滤波电容上的总纹波电流。
表 1 各种开关变换器电路拓扑的整流滤波的纹波电流和开关变换电流
电路拓扑
反激式全电 压范围电流
断续
反激式全电 压范围，低压
电流连续
反激式 220V 输入电流断
6 结束语 在电子线路中电解电容器是必不可少的，而且，随着电子设备的小型化，越来越要求电解 电容器具有更好的频率特性、更低 ESR、更低阻抗、 更低 ESL，更高耐压性能、无铅化，这 也是电解电容器今后的发展方向。 小型化、大容量化的电容器可以通过使用铌、钛等新型介电材料及结构方面的改进来达到。 而低 ESR、低 ESL 化可以通过新型电解质的开发优化工艺及构造来实现，同时产品将向更高 的电压方向发展。 在发展日新月异的信息技术领域，电容器将始终是关键元件之一，我们将应用新技术、新 材料不断地开发出顺应信息时代需求的高性能电容器。
2 高温、长寿命化 在开关电源设计过程中，不可避免地要挑选适用的电容。就 100μF 以上的中、大容量产 品来说，因为铝电解电容的价格便宜，所以，迄今使用的最为广泛。但是, 最近几年却发生了 显著变化，避免使用铝电解电容的情况正在增加。 出现这种变化的一个原因是，铝电解电容的寿命往往会成为整个设备的薄弱环节。电源模 块制造厂家的工程师表示：“对于铝电解电容这种寿命有限的元件，如果可以不用, 就尽量不 要采用。”因为铝电解电容内部的电解液会蒸发或产生化学变化，导致静电容量减少或等效串 联电阻(ESR)增大, 随着时间的推移，电容性能肯定会劣化。 电解电容器的寿命与电容器长期工作的环境温度有直接关系，温度越高，电容器的寿命越 短。普通的电解电容器在环境温度为90℃时已经损坏，如：B41303，B43303等型号的电解电 容器。但是现在有很多种类的电解电容器的工作环境温度已经很高，如B43502在环境温度为 90℃，通过电解电容器的交流电流和额定脉冲电流的比为0.5时，寿命仍然为10000h，但是如 果温度上升到95℃时，电解电容器即已经损坏。因此，在选择电容器的时候，应该根据具体的 环境温度和其它的参数指标来选定，如果忽略了环境温度对电容器寿命的影响，那么电源工作 的可靠性、稳定性将大大降低，甚至损坏设备和仪器。就一般情况而言，电解电容器工作在环 境温度为80℃时，一般能达到10000h寿命的要求。 另一方面，电解电容器的寿命还与电容器长时间工作的交流电流与额定脉冲电流（一般是 指在85℃的环境温度下测试值，但是有一些耐高温的电解电容器是在125℃时测试的数据）的 比值有关。一般说来，这个比值越大，电解电容器的寿命越短，当流过电解电容器的电流为额 定电流的3.8倍时，电解电容器一般都已经损坏。所以，电解电容器有它的安全工作区，对于 一般应用，当交流电流与额定脉冲电流的比值在3.0倍以下时，对于寿命的要求已经满足。环 境温度和纹波电流对电解电容器的影响如图2所示。
电解电容选型的6个重要指标
电解电容选型的6个重要指标1 电容量与体积由于电解电容器多数采用卷绕结构，很容易扩大体积，因此单位体积电容量非常大，比其它电容大几倍到几十倍。
但是大电容量的获取是以体积的扩大为代价的，现代开关电源要求越来越高的效率，越来越小的体积，因此，有必要寻求新的解决办法，来获得大电容量、小体积的电容器。
在开关电源的原边一旦采用有源滤波器电路，则铝电解电容器的使用环境变得比以前更为严酷：（1）高频脉冲电流主要是20 kHz~100kHz的脉动电流，而且大幅度增加；（2）变换器的主开关管发热，导致铝电解电容器的周围温度升高；（3）变换器多采用升压电路，因此要求耐高压的铝电解电容器。
这样一来，利用以往技术制造的铝电解电容器，由于要吸收比以往更大的脉动电流，不得不选择大尺寸的电容器。
结果，使电源的体积庞大，难以用于小型化的电子设备。
为了解决这些难题，必须研究与开发一种新型的电解电容器，体积小、耐高压，并且允许流过大量高频脉冲电流。
另外，这种电解电容器，在高温环境下工作，工作寿命还须比较长。
2 承受温度与寿命在开关电源设计过程中，不可避免地要挑选适用的电容。
就100μF以上的中、大容量产品来说，因为铝电解电容的价格便宜，所以，迄今使用的最为广泛。
但是, 最近几年却发生了显著变化，避免使用铝电解电容的情况正在增加。
出现这种变化的一个原因是，铝电解电容的寿命往往会成为整个设备的薄弱环节。
电源模块制造厂家的工程师表示：“对于铝电解电容这种寿命有限的元件，如果可以不用, 就尽量不要采用。
”因为铝电解电容内部的电解液会蒸发或产生化学变化，导致静电容量减少或等效串联电阻(ESR)增大, 随着时间的推移，电容性能肯定会劣化。
电解电容器的寿命与电容器长期工作的环境温度有直接关系，温度越高，电容器的寿命越短。
普通的电解电容器在环境温度为90℃时已经损坏。
但是现在有很多种类的电解电容器的工作环境温度已经很高在环境温度为90℃，通过电解电容器的交流电流和额定脉冲电流的比为0.5时，寿命仍然为10000h，但是如果温度上升到95℃时，电解电容器即已经损坏。
高效率开关电源设计12 开关电源中的电解电容器的选择与
铝电解电容器的寿命与温度、纹波 电流的关系
！
三、开关电源中的铝电解电容器
1 输入整流滤波 2 输入旁路 3 输出整流滤波
（一）输入整流滤波电容器的作 用
1 平滑整流后电压，需要足够的电容量、 吸收来自于整流输出的纹波电流 2 平滑并支撑PFC输出电压 3 为后面的逆变器提供低阻抗，旁路来自于 逆变器高频纹波电流
影响铝电解电容器寿命的的因素 （应用条件）
高温缩短铝电解电容器寿命 高纹波电流缩短铝电解电容器寿命 工作电压过高缩短铝电解电容器寿命
二、影响铝电解电容器寿命的 参数与应用条件
工作电压与漏电流的关系
工作电压与漏电流的关系
CDE生产的450V/4700μF/85℃铝电解电容 器的漏电流与施加电压的关系
CDE生产的450V/4700μF/85℃铝电解电容 器的漏电流与环境温度的关系
温度、电压、纹波电流共同作用对 寿命的影响
以EPCOS的B43697电子镇流器用铝电解 电容器为例。 在不同的电压与温度条件下的铝电解电容 器寿命不同
EPCOS的B43697电子镇流器用 铝电解电容器降额寿命特性
EPCOS的B43697电子镇流器用 铝电解电容器的过电压寿命特性
开关电源中的电解电容器的选 择与应用
电解电容器是开关电源中的非常关 键的元件
通常，开关电源的可靠性取决于电解电容 器的性能与选择 电解电容器可以分为铝电解电容器、钽电 解电容器和聚合物电解电容器
铝电解电容器又可分为
高频低阻抗电解电容器，主要用于开关电 源输出滤波，以及DC/DC变换器和高电源 纹波电流电子线路的电源旁路 高压电解电容器，主要用于开关电源输入 整流滤波 聚合物电解电容器：，主要用于开关电源 输出滤波 普通用途电解电容器，主要用于一般低电 压50Hz的整流滤波，电子线路的电源旁路
电路中电容的选型
电路中电容的选型电容是电子电路中常用的元件之一，它具有储存电荷和隔离直流信号的作用。
在电路设计中，选择合适的电容是非常重要的。
本文将从电容的基本原理、参数以及选型方法等方面进行阐述，帮助读者更好地了解电容的选型过程。
一、电容的基本原理电容是由两个导体之间的绝缘介质隔开而形成的，当电压施加在电容的两个导体上时，导体之间会储存电荷。
电容的单位为法拉（F），常用的电容值有皮法（pF）、纳法（nF）、微法（μF）和毫法（mF）等。
二、电容的参数1. 电容值（容量）：电容的容量决定了其储存电荷的能力，常用的电容值范围很广，从皮法到法拉都有。
在选型时，要根据电路的需求和设计要求来选择适当的电容容量。
2. 额定电压：电容器能够承受的最大电压称为额定电压。
选型时要确保所选电容器的额定电压大于或等于电路中的最大工作电压，避免电容器被击穿损坏。
3. 介质损耗（损耗角正切）：介质损耗是电容器的一个重要参数，它反映了电容器在工作频率下的能量损失情况。
一般来说，介质损耗越小，电容器的性能越好。
4. 介质材料：电容器的介质材料也是选型时需要考虑的因素之一。
常见的介质材料有陶瓷、聚酯、聚丙烯等，每种材料都有其特点和适用范围。
三、电容的选型方法1. 根据电容值选择：根据电路的需求和设计要求，确定所需的电容值范围，然后选择合适的电容容量。
一般来说，选型时应选择离所需电容值最近的标准值。
2. 根据额定电压选择：根据电路中的最大工作电压确定所需的额定电压，并选择额定电压大于或等于该值的电容器。
3. 根据介质损耗选择：根据电路的工作频率和对电容器性能的要求，选择介质损耗较小的电容器。
4. 考虑尺寸和成本：电容器的尺寸和成本也是选型时需要考虑的因素。
对于空间受限的应用，要选择尺寸较小的电容器；对于成本敏感的应用，要选择价格较低的电容器。
四、电容的应用举例1. 滤波电路：电容器可以用来滤除电路中的高频噪声，保证信号的纯净度。
2. 耦合电容：电容器可以用来耦合两个电路，将一个电路的信号传递到另一个电路中。
松下电解电容选型
10 1 0.1 105 °C 1 10 时间 (h) 100 1000 60 °C 20 °C
1
10 时间 (h)
100
1000
※为了更清楚地表示漏电流的修复，使用了故意给OS-CON施加应力增大了漏电流值的样本
1.4 快速充放电的限制 急速充放电所导致的过大冲击电流会造成电容短路或使漏电流增加 当冲击电流值为以下条件时，建议使用保护线路以保持高可靠性。 (a) 超过10 A时 (b) 超过额定纹波电流10倍时
超高耐压产品 105℃ 5000h 保证品
小形产品 低高度产品 高耐压产品 大容量产品 105℃ 5000h 保证品
超低 ESR 产品 大容量产品 小形产品 低高度产品 105℃ 5000h 保证品
105℃ 5000h 保证品 125℃ 保证品 32 V.DC 额定产品
标准品
导电性聚合物铝固体电解电容器
■ 关于使用环境
・ 本产品的设计以电子设备的标准用途为前提，如下的特殊使用不在设计考虑范围，故如下特殊使用有可能影响电容器的 性能，使用时请自行进行充分的性能及可靠性确认。 （1）在水，油，药液，有机溶剂中使用 （2）阳光直射，室外暴露，尘埃中利用 （3）水分（如阻抗部位结霜，水渗漏），海风，氯气，硫化氢，氨，二氧化硫，腐蚀性气体（如氮氧化物）中使用 （4）在静电或电磁波较强的环境中使用 （5）壳体靠近发热元件或塑料皮线等可燃材料使用时 （6）树脂密封使用时 （7）焊接后使用松香（助焊剂）水或水溶性洗涤剂使用时（尤其需要注意不要在水溶性助焊剂中使用） （8）在有酸或碱性环境中使用 （9）在过渡的振动或冲击中使用 ・ 需要考虑冲击电压及瞬态电压因素 在有冲击电压，瞬间高电压，脉冲电压的线路使用时请注意不得超过额定电压 ・ 此产品使用电解液 错误的使用方法不仅会造成快速的性能劣化，而且有可能造成电解质泄漏等损伤基板电路，甚至造成设
电容器的选型方法是什么？
电容器的选型方法是什么？
电容器的选型方法主要包括以下步骤：
根据电路要求选择电容器种类：根据使用频率的高低选择合适的电容器种类，如叠层陶瓷电容器、固体钽电容器、液体铝电容器等。
根据环境温度变化要求选择合适的电容器，如固体钽电容器在高温下性能较好，而液体铝电容器在低温下性能较好。
根据电路要求选择电容器容量：根据电路要求的容量及允许偏差、额定电压等要求选择合适的电容器。
根据电路要求选择电容器工作电压：根据电路要求的电压及耐压能力选择合适的电容器，确保电容器的工作电压不高于其额定电压，同时留有一定余量。
根据电路要求选择电容器绝缘电阻和介质损耗：根据电路要求选择绝缘电阻大、介质损耗小的电容器，以确保电容器具有较高的绝缘性能和较低的能量损耗。
根据电容器工作环境选择电容器：根据电容器的工作环境选择合适的电容器，如在高湿环境下应选择密封性能好的电容器，在强磁环境下应选择铁芯电容器等。
考虑电容器的耐纹波能力：对于在滤波电路中使用的电容器，需要考虑其承受一定频率和幅值的交流电压和交流电流导致的发热冲击。
综上所述，电容器的选型需要考虑电路的要求、环境因素以及电
容器的性能参数等因素，根据具体的应用场景和需求进行合理选择。
电容选型指导
1、铝电解电容作为储能元件。
因此，电解电容的选型要关注以下特性：容量，耐压，温度范围，元件封装形式与尺寸；纹波电流、纹波电压；漏电流、ESR、散逸因数、阻抗/频率特性；电容寿命；实际需要、性能和成本等综合考量。
2、电解电容选型参数选型规则：电压参数选型规则：实际电路工作电压乘以1.5倍，在此基础上向上选取最近一个通用电压。
例如：电路为5V，则降额后需要耐压7.5V，最终选择额定电压10V。
温度参数选型规则：温度范围选型需要依据产品热设计及使用环境确定；对于室内产品，温度范围可以在-25℃~105℃，对于室外产品，推荐-40℃~105℃必要时选用125℃。
3、铝电解电容的特点3.1铝电解电容器的卷绕结构及简图电解电容包含两个导电电极，中间有绝缘层隔开。
一个电极（阳极）由扩大了表面积的铝箔形成。
铝氧化层（AL2O3）在其表面形成绝缘层。
与其它电容相比，铝电解电容的负极（阴极）是导电液体，称作电解液。
另外一个铝箔，是所谓的阴极箔，其有更大的表面积，以传递电流到电解液。
电容的阳极是极纯的铝箔，其有效表面被极大地增大（比例可以到200倍），增大方式是一个电化学腐蚀过程，这样可以使电容到最大容量。
化学腐蚀的方式以及程度过程不同，决定于其不同要求。
铝电解电容器的主要生产原材料为：阳极箔、阴极箔、电解纸、电解液、导箔、胶带、盖板、铝壳、套管、垫片等，其生产工序主要有：切割、卷绕、含浸、装配、老化、封口、印刷、套管、测量、包装、检验等，以下为其主要生产工艺图：电解电容的结构和原理决定了其有一下特点：优点：容量大、耐压高、价格便宜；缺点：漏电流大、误差大、稳定性差、寿命随温度的升高下降很快。
数字电路中使用的铝质电解电容一般用于电源平滑滤波，除容量、耐压、容量误差、工作温度、封装尺寸等熟知的参数外，还有几个有关电容器品质的重要参数，包括损耗角正切、漏电流、等效串联电阻ESR、允许的纹波电流、使用寿命等。
这些参数不标在成品封装外皮上，只在产品规格书中体现的，但这些参数有可能是关系电路性能的关键。
电解电容的选择原则
电解电容的选择原则铝电解电容器电路设计要点1）在确认使用及安装环境时，作为按铝电解电容器样本设计说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器，应避免在下述情况下使用：1. a. 高温（温度超过最高温度使用）2. b. 过流（电流超过额定纹波电流）3. c. 过压（电压超过额定电压）4. d. 施加反向电压或交流电压。
5. e. 使用于反复多次急剧充放电的电路中。
另：1、在电路设计时，请选用与机器寿命相当的电容器。
2、机器性能有特殊要求时，可与研发人员探讨，制作使用的特殊电容。
2）电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔离；3）当电容器套管的绝缘不能保证时，在有绝缘性能特定要求的地方请不要使用；4）请不要在下述环境下使用电容器：1. a. 直接与水、盐水及油类接触、或结露的环境；2. b. 充满有害气体的环境（硫化物，H2S，H2SO3，HNO3，CL2，氨水等）；3. c. 置于日照、臭氧、紫外线及有放射性物质的环境；4. d. 振动及冲击条件超过了样本及说明书的规定范围的恶劣环境；5）在设计电容器的安装时，必须确认下述内容：1. a. 电容器正、负极间距必须与线路板孔距相吻合；2. b. 保证电容器防爆阀上方留一定的空间；3. c. 保证电容器防爆阀上方尽量避免配线及安装其他元件；4. d. 电路板上，电容器的安装位置，请不要有其他配线；5. e. 电容器四周及电路板上尽量避免设计、安装发热元件；6）另外，在设计电路时，必须确认以下内容：a) 温度及频率的变化不至于引起电性能变化；b) 双面印刷板上安装电容器时，电容器的安装位置避免多余的基板孔和过孔；c) 两只以上电容器并联连接时的电流均衡。
电解电容的选用方法和技巧⑴电容选择考虑原则要留足余量, 不能勉强利用, 否则将造成不必要的损坏.主要考虑以下几点：①应根据电路要求选择电容器的类型;②合理确定电容器的电容量及允许偏差;③选用电容器的工作电压应符合电路要求;④优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器;⑤应根据电容器工作环境选择电容器。
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设流过负载电阻R 上的电流为 Io袁 根据PF越1 的理想模型袁由式渊6冤计算输出低频纹波电压为
uo(t)=
-Io sin2棕t 2棕Co
渊7冤
由以上推导可知袁理想情况下袁单级 PFC 的输
出纹波电压不依赖于电路采用的拓扑形式[3][4]遥 在
输入功率因数等于 1 的情况下袁PFC 变换器输出
含有频率二倍于输入电压频率的低频纹波袁 其振
6.8~82(滋F) 1.0 1.75 2.25 2.50
100~330(滋F) 1.0 1.67 1.75 2.25
3.2.3 实验数据与计算
采用电解电容 KXG 100 滋F/450 V遥 测试得到
如下实验数据遥
Tc =84.5益 袁驻Tj0 =5益 袁琢 =1.2袁Ilf =435 mA袁Ihf = 1 260 mA袁corrlf=1袁corrhf=2.25袁Io =800 mA袁这样由 式渊11冤~式渊13冤得到院
直流电压遥
假设渊4冤院电路内部无损耗袁且电路工作在不
连续或者临界连续导电模式袁 则有输入功率和输
出功率相等袁即院
pin(t)=po(t)
渊4冤
由上面假设得
ui(t)ii(t)=uo(t)io(t)
渊5冤
将式渊1冤和式渊2冤代入式渊5冤得
2
2
io(t)=
p in uo
(t) (t)
=
Uin Iin sin Uo +驻uo
f(T)=5.19袁 f(I)=1.1
又因为
Lb=10 000 h 则通过式渊10冤解出 l院
l=57.97 kh
因此可使用
57970 24伊365
抑6.6
(年)
3.3 一种掉电维持时间有具体要求的 PFC 电解 电容的选择
某种 PFC 输出 400 V袁输出功率 75 W袁要求掉 电后 PFC 输出从 400V 跌落到 300V 时间为150 ms 那么根据式渊9冤得到
ui(t)=Uinsin棕t
渊1冤
ii(t)=Iinsin棕t
渊2冤
式中院棕 为输入电压的角频率曰
Uin尧Iin 为输入电压和输入电流的振幅遥
假设渊2冤院输出电压直流分量 Uo 远远大于纹
波量袁即院
uo(t)=Uo+驻uo(t)
Uo>>驻uo(t)
渊3冤
假设渊3冤院电压参考信号 V ref 为一个无脉动的
第 9 卷第 5 期 2006 年 5 月
POWER SUPPLY TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS
Vol.9 No.5 May 2006
PFC 电解电容的选型
宋 佳袁 曹丰文
渊苏州职业大学计算机电子系袁 江苏 苏州 215011冤
摘 要院分析了电力电子装置中功率因数校正电路输出纹波产生的原因袁并给出了理论计算遥 根据 电路的不同用途袁分别从纹波尧寿命尧掉电维持时间等方面给出了电解电容的选型方法袁并用产品 实例作了详细说明遥 关键词院纹波曰 寿命曰 掉电维持时间
绎 元器件与材料 要 要要 PFC 电解电容的选型 要要 要
幅正比于变换器的输出电流袁 反比于输入电压频 率和输出平滑电容的大小袁 其初始相位与输入电 压的初始相位相差 180毅遥
1.2 储能
PFC 电解电容 Co 间接为后面串联电路提供 能量袁其存储能量为院
P=
1 2
CoUo2
渊8冤
存储能量越大袁 那么电路断电以后对后级电
PFC 的输出电压纹波有高频和低频成分遥 高 频纹波的主要成分为开关纹波袁 其幅值相对小于 低频纹波袁这里主要考虑低频纹波遥
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假设渊1冤院设 PF=1袁输入电压和输入电流为同 频率同相位的无畸变的正弦波袁即院
都达到这一寿命遥 本例采用 NIPPON CHEMI-CON
公司的电解电容遥 电解电容寿命 l 估算为
l=Lb伊f(T)伊f(I) 式中院Lb 为基本寿命曰
f(T)为环境温度加速因子曰
渊10冤
f(I)为纹波电流加速因子遥
3.2.1 环境温度加速因子f(T)
Tmax -Ta
f(T)=2 10
(Ta逸40益)
路持续供电时间越长遥
2 PFC 电解电容的选型原则
PFC 输出电解电容 Co 容量的选择与 PFC 应 用的不同场合有关遥 一般有下面 3 种应用遥
渊1冤要求输出纹波很小的精密电源; 渊2冤长寿命的开关电源; 渊3冤要求掉电维持时间(hold-up time)较长的 开关电源遥
2.1 要求纹波很小的 PFC 电路
满足
2
Io 2棕Co
<8 V
代 入 棕 =2仔f =100仔rad/s袁Io =1 400 W/400 V =
3.5 A袁得到
Co>1 393 滋F 取电解电容为 3 个 470 滋F/400 V 并联遥
图 3 为 PFC 输出电压纹波袁频率为 100 Hz袁峰
峰值约 8.2 V袁满足了设计要求遥 考虑到计算公式
某些电源对电路纹波要求很严格袁 需要控制 在一定范围之内遥 如某些精密电源袁为了抑制最后 的输出低频纹波袁 必须将 PFC 的低频纹波降低遥 通常用式渊7冤估算遥
2.2 对寿命有要求的 PFC 电路
很多开关电源对 PFC 的纹波无特殊要求袁只 要满足一定时间的寿命遥 如电子镇流器袁这种情况 下 PFC 的电容不需要选择很大袁为了降低成本袁往 往在满足寿命的情况下选择小容量的电解电容遥
绎 元器件与材料 要 要要 PFC 电解电容的选型 要要 要
3.1 一种精密电源的 PFC 电解电容选型
该电源 PFC 工作在电流连续模式下袁 要求输
出低频纹波峰峰值不超过 8.5 V遥 其中院
输入电压
220 V/50 Hz
输出功率
Po=1 400 W
输出直流电压 Uo=400 V
根据式渊7冤袁考虑设计裕量袁低频纹波峰峰值
不应超过 8 V遥
那么通过式渊7冤估算袁低频纹波分量峰峰值要
式中院Tmax 为最大工作温度曰
Ta 为实际环境温度遥
当 Ta 难以测量时袁可以通过下式计算
渊11冤
蓸 蔀2
Ta=Tc-
驻Tj0 琢
伊
I Io
渊12冤
式中院Tc 为电容的表面温度曰 驻Tj0 为当最大允许纹波电流流过电容时袁电 容的内部温升曰
琢 为内部温升和表面温升的比值袁表 1 列出
了 琢 与电容线径之间的关系曰
Abstract: The ripple of PFC忆s output voltage is analyzed. The selection guideline of the electrolytic capacitor is given ac鄄 cording to different key targets such as voltage ripple, capacitor忆s life time and power supply hold-up time. Some prod鄄 ucts忆design examples with experiments illuminate the design progress. Keywords: ripple; life time; hold-up time
为理想条件下获得袁 故可认为计算结果与实验数
据基本相符遥
3.2 一种电子镇流器的 PFC 电解电容选型
PFC 输出功率约 263 W袁输出电压 DC 400 V遥 要求产品寿命达到 50 000 h遥 工程上为了使产品达 到一定的使用寿命袁 必须要保证产品中所有器件
横院4 ms/div 纵院2 V/div 图 3 PFC 输出纹波
中图分类号院TM46 文献标识码院A 文章编号院0219-2713渊2006冤05-0046-04
0 引言
电力电子装置的输入级采用整流桥和大电解 电容滤波的结构袁 这样会使输入电流为短时的周 期性尖峰袁并对电网产生谐波和无功功率污染遥 为 了解决这一问题袁功率因数校正渊PFC冤技术得到发 展和广泛应用[1]遥 一般在整流桥后采用 DC/DC 拓 扑得到一个稳定的直流电压袁 同时使输入电流跟 踪输入电压波形袁使其 THD 很小袁功率因数接近 1遥 本文分析了 PFC 输出电解电容需要考虑的电 压纹波袁 并针对电路几种不同应用要求给出了相 应的选型方案遥
下面给出了 3 种设计实例袁 其中对于纹波和 掉电维持时间有要求的两个例子暂且没有考虑寿 命的计算遥
3 设计实例与验证
Boost拓扑成为目前 PFC 电路的主流拓扑遥 这 里以几种不同产品中基于 Boost 拓扑的 PFC 为例 给出了 PFC 电解电容的选型方法袁 并以实验波形 和数据验证了其正确性遥
2.3 要求掉电维持时间较长
许多开关电源袁 由于设计要求掉电后要持续
工作一段时间袁 电解电容的选型就要从储能的角
度考虑遥 Co 的大小可根据式渊9冤选择遥
Co=
2Po thole
U -U 2 o_min
op_min
2
渊9冤
式中院Uo_min 为 PFC 最小输出电压值曰 Uop_min 为掉电后负载仍能正常工作所允许的 最低电压遥
棕t (t)
抑
Uin
Iin sin Uo
棕t
=Io-Iocos2棕t(t)=Io-io2(t)
渊6冤
式中院Io=
Uin Iit遥 式渊6冤说明输出电流中含有直流分量和二次
谐波分量遥 根据式渊6冤建立输出低频纹波电压的等
效电路图如图 2 所示遥
图 2 输出低频纹波电压的等效电路图
当 驻Tj0<20 时袁