开关电源电容选择计算方法
开关电源“Y电容”的计算及RS485的上下拉电阻的选择
RS-485总线广泛应用于通信、工业自动化等领域，在实际应中，通常会遇到是否需要加上下拉电阻以及加多大的电阻合适的问题，下面我们将对这些问题进行详细的分析。
一、为什么需要加上下拉电阻？1）当485总线差分电压大于+200mV时，485收发器输出高电平。
2）当485总线差分电压小于-200mV时，485收发器输出低电平。
3）当485总线上的电压在-200mV～+200mV时，485收发器可能输出高电平也可能输出低电平。
但一般总处于一种电平状态，若485收发器的输出低电平，这对于UART通信来说是一个起始位，此时通信会不正常。
当485总线处于开路（485收发器与总线断开）或者空闲状态（485收发器全部处于接收状态，总线没有收发器进行驱动）时，485总线的差分电压基本为0，此时总线就处于一个不确定的状态。
同时由于目前485芯片为了提高总线上的节点数，输入阻抗设计的比较高，例如输入阻抗为1/4单位阻抗或者1/8单位阻抗(单位阻抗为12kΩ，1/4单位阻抗为48kΩ)，在管脚悬空时容易受到电磁干扰。
因此为了防止485总线出现上述情况，通常在485总线上增加上下拉电阻（通常A接上拉电阻，B总线下拉电阻）。
若使用隔离RS-485收发模块（例如RSM485PCHT），由于模块内部具有上下拉电阻（对于RSM485PCHT，内部上下拉电阻为24kΩ）,因此在模块外部一般不需要增加上下拉电阻。
二、什么情况下需要加上下拉电阻？当遇到信号反射问题时，通常会通过增加匹配电阻来避免信号反射，以1对1通信为例，如图1所示。
由于485总线通常使用特性阻抗为120Ω的双绞线，因此在485总线的首尾两端增加120Ω终端电阻来避免信号反射问题。
根据RSM485PCHT的具体参数（如表1）可以得到如图2所示等效电路，其中RPU、RPD为模块内部在485总线上加的上下拉电阻，RIN为模块的输入阻抗。
当两个模块都处于接收状态时，可以根据基尔霍夫电流定律对节点A和节点B列出下列公式：根据上述公式可以计算AB之间的差分电压为：此时模块已处于不确定状态，模块接收器可能输出为高电平，也可能输出为低电平，这时就需要在模块外部增加上下拉电阻保证模块在空闲时不处于不确定状态。
开关电源中X电容和Y电容设计规则
开关电源中X电容和Y电容设计规则开关电源的X电容设计准则：参考AD1118X电容放置原则：1.共模扼流圈前：105/275VA CMKP/X22.共模扼流圈后：474/275VA CMKP/X2参考MWSP200-12X电容放置原则：1.共模扼流圈前：1uF/275VA CMKP/X22.共模扼流圈后：0.33uF/275VA CMKP/X2参考MWS145-12X电容放置原则：1.共模扼流圈前：0.22uF/MKP-X2-250VA C/275VA CGS-L2.共模扼流圈后：0.1uF/MKP-X2-250VA C/275VA CGS-L一般两级X电容，前一级用0.47uF第二级用0.1uF;单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。
电容容量的大小和电源的功率无直接关系）开关电源的Y电容设计准则：大地=PGNDorCHGND参考AD1118Y电容放置原则：1.市电输入L/N线对大地：2颗472/250VY22.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地：2颗472/250V3.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端）对大地：1颗222/250V4.6组低压直流输出88V1对大地：各1颗103/1KVY15.6组低压输出辅助电源AGND变压器次级低压端）对大地：共用1颗103/1KVY16.变压器初级低压端对变压器次级低压端：共用1颗103/1kVY1参考AD1043设计：1.市电输入L/N线对大地：2颗222/250VY22.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：2颗472/250VY2参考康殊电子的设计：1.市电输入L/N线对大地：2颗102/250VY22.市电经过2级共模扼流圈后的两线对大地：2颗102/250VY23.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端无线数传模块）对大地：1颗332/250VY24.12V低压直流输出对大地：1颗223/1KVDISCY15.变压器初级低压端对变压器次级低压端：222/250VY1参考MWS-145-12设计：1.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：2颗222/2kVY12.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端）对大地：1颗222/2kVY13.12V低压直流输出GND对大地：1颗103/1KVY1参考MWS-200-12设计：1.市电输入L/N线对大地：2颗472/250VY2未上）2.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：2颗472/250VY22.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端）对大地：1颗222/250VY23.PFC输出高压端对变压器初级地：1颗103/2kVY14.12V低压直流输出对大地：1颗103/1KVY15.12V低压直流输出GND对大地：1颗203/1KVY1根据上述说明，Y电容设计规则如下：可适当选择)1.市电输入L/N线对大地：2颗222/250VY22.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地：2颗222/250VY23.整流桥输出的低压端(变压器初级低压端）对大地：1颗222/250VY24.变压器初级低压端对变压器次级低压端：共用1颗103/1kVY15.低压侧直流输出对大地：1颗103/1KV6.低压输出侧GND对大地：1颗103/1KV。
开关电源的设计及计算
开关电源的设计及计算1.先计算BUCK 电容的损耗（电容的内阻为R buck 假设为350m Ω，输入范围为85VAC~264VAC,频率为50Hz ，P OUT =60W,V OUT =60W ）：电容的损耗：P buck =R buck *I buck,rms 2I buck,rms =I in,min1**32−cline t F t c :二极管连续导通的时间t c =linelineF VpeakV e F **2)min(arcsin *41π−=3ms其中：V min =linein ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−−V peak =2*V in,min其图中的T1就是下面公式中t c或：V min =η*)*21(**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：I buck,rms =I in,min1**32−cline t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ，固定电压为1μ/W2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)在同一个时间内有两个二极管同时导通，半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =c line in t F I **3min ,=m3*50*37.0=1.04AP diodes =2*(V TO *2min ,in I +R d *I d,rms 2)=2*(0.7*27.0+70m*1.042)=640mW 一个周期内桥堆损耗为:P BR=2*P diodes =2*640m=1.28W桥堆功耗超过1.5W 时，我个人认为应加散热器（特别是电源的使用环境温度较高时）变压器和初级开关MOS ：反激式开关电源有两种模式CCM 和DCM ，各有优缺点。
开关电源电容选择计算方法
开关电源电容选择计算方法开关电源的寿命很大程度受到电解电容的制约，而电解电容的寿命取决于其内核温升。
本文从纹波电流计算、纹波电流实测、电解电容选型、温度测试方法、寿命估算等方面，对电解电容作了全面的分析。
纹波电流产生的热量引起电容的内部温升，加速电解液的蒸发，当容值下降20%或损耗角增大为初始值的2~3倍时，预示着电解电容寿命的终结。
通过检查电容器上的纹波电流，可预测电容器的寿命。
本文以连续工作模式的反激变换器输出电容分析为例，重点从纹波电流角度全面分析电解电容的选型与寿命。
1、纹波电流计算假设已知连续工作模式的反激变换器，其输出电流Io 为1.25A，纹波率r为1.1，占空比D为0.62，开关频率为60kHz，由此可以计算次级纹波电流ΔIo和有效值电流Io.rms。
次级纹波电流ΔIo：有效值电流Io.rms：最终得到流过输出电容的纹波电流：图1直观的显示了该电容的纹波电流波形：图1 纹波电流波形2、电解电容选型由上述计算分析得到流过电容的纹波电流为1.72A，综合考虑体积和成本，选择了纹波电流为1.655A的电解电容。
该纹波电流需在电源开关频率下选择，如下列图某厂家电容手册的纹波电流有频率因子，不同频率下的纹波电流不同。
高频低阻电容均会给出100kHz下的纹波电流，本设计开关频率为60kHz，频率因子为0.96~1之间，在此取1即可。
图2 电容纹波电流频率因子注：纹波电流还有一个温度系数，例如105℃电容，在85℃环境温度下，允许的最大纹波电流约为额定最大纹波电流的1.73倍，该参数一般不在电容手册中表达。
3、纹波电流实测测试电解电容纹波电流时，需将电容引脚穿入电流探头中，通过示波器可读得交流有效值。
本设计实例的纹波电流测试结果如图3所示，示波器读得有效纹波电流为1.64A，与理论设计接近。
因此理论计算具有较大的工程指导意义。
图3 实测电容纹波电流4、温度测试方法测量容体表面温度Ts：需在电容器侧面的中间位置开展，如果由于外部影响导致电容器表面温度不均匀、不稳定，需综合测量电容器表面4个点的温度，再取平均值。
安规电容的选择
开关电源的X电容设计准则：参考AD1118 X电容放置原则：1.共模扼流圈前：105/275VAC(MKP/X2)2.共模扼流圈后：474/275VAC(MKP/X2)参考MW SP200-12 X电容放置原则：1.共模扼流圈前：1uF/275VAC(MKP/X2)2.共模扼流圈后：0.33uF/275VAC(MKP/X2)参考MW S145-12 X电容放置原则：1.共模扼流圈前：0.22uF/MKP-X2-250VAC/275VAC(GS-L)2.共模扼流圈后：0.1uF/MKP-X2-250VAC/275VAC(GS-L)一般两级X电容，前一级用0.47uF,第二级用0.1uF；单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法。
（电容容量的大小和电源的功率无直接关系）开关电源的Y电容设计准则：大地=PGND（or CHGND）参考AD1118 Y电容放置原则：1.市电输入L/N线对大地：（2颗472/250V Y2）2.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗472/250V）3.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/250V）4.6组低压直流输出88V1对大地：（各1颗103/1KV Y1)5.6组低压输出辅助电源AGND（变压器次级低压端）对大地：（共用1颗103/1KV Y1)6.变压器初级低压端对变压器次级低压端：(共用1颗103/1kV Y1)参考AD1043的设计：1.市电输入L/N线对大地：（2颗222/250V Y2）2.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗472/250V Y2）参考康殊电子的设计：1.市电输入L/N线对大地：（2颗102/250V Y2）2.市电经过2级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗102/250V Y2）3.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗332/250V Y2）4.12V低压直流输出对大地：（1颗223/1KV DISC Y1)5.变压器初级低压端对变压器次级低压端：（222/250V Y1）参考MW S-145-12的设计：1.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗222/2kV Y1）2.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/2kV Y1）3.12V低压直流输出GND对大地：（1颗103/1KV Y1)参考MW S-200-12的设计：1.市电输入L/N线对大地：（2颗472/250V Y2未上）2.市电经过1级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗472/250V Y2）2.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/250V Y2）3.PFC输出高压端对变压器初级地：（1颗103/2kV Y1）4.12V低压直流输出对大地：（1颗103/1KV Y1)5.12V低压直流输出GND对大地：（1颗203/1KV Y1)根据上述说明，Y电容设计规则如下：(可适当选择)1.市电输入L/N线对大地：（2颗222/250V Y2）2.市电经过一级共模扼流圈后的两线对大地：（2颗222/250V Y2）3.整流桥输出的低压端（变压器初级低压端）对大地：（1颗222/250V Y2）4.变压器初级低压端对变压器次级低压端：(共用1颗103/1kV Y1)4.低压侧直流输出对大地：（1颗103/1KV)6.低压输出侧GND对大地：（1颗103/1KV)。
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总在开关电源设计中，有几个常用的计算公式可以帮助工程师进行准确的设计，以下是几个常用的计算公式的汇总：1.电容选择计算公式：开关电源中的电容主要用于滤波和储能，电容的选择需要考虑到输出的纹波电压、负载变化和效率等因素。
常见的电容选择公式如下：C=(ΔV×I)/(f×δV)其中，C是所需的电容容值，ΔV是允许的输出纹波电压，I是负载电流，f是开关频率，δV是峰值纹波电压。
2.电感选择计算公式：电感主要用于存储能量和滤波，选择适当的电感能够提高开关电源的效率。
电感选择的计算公式如下：L = ((Vin - Vout) × D × τ) / (Vout × Iout)其中，L是所需的电感值，Vin是输入电压，Vout是输出电压，D是占空比，τ是瞬态时间，Iout是负载电流。
3.开关频率计算公式：开关频率是开关电源设计中重要的参数，可以影响到效率、尺寸和成本等因素。
开关频率的计算公式如下：f = (Vin - Vout) / (Vout × L × Iout)其中，f是所需的开关频率，Vin是输入电压，Vout是输出电压，L是选择的电感值，Iout是负载电流。
4.整流二极管选择计算公式：整流二极管用于将开关电源的交流输出转换为直流输出，选择适当的整流二极管可以减少功耗和散热。
整流二极管选择的计算公式如下：Iavg = (Iout × η) / (1 - η)其中，Iavg是整流二极管的平均电流，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
5.功率开关管选择计算公式：功率开关管主要用于开关转换和功率调节，选择适当的功率开关管可以提高效率和可靠性。
功率开关管选择的计算公式如下：Pd = (Vin - Vout) × Iout / η - Vout × Iout其中，Pd是功率开关管的功耗，Vin是输入电压，Vout是输出电压，Iout是负载电流，η是开关电源的效率。
升压电路开关电源计算公式
2、取电容C=470uF计算得输出纹波电压为0.039V。
3、取L=15uH计算ΔI=2.7A。
四、由以上数据可知
1、设计中采用4个470uF电容并联，容值过大，
2、所采的电感值使得ΔI=2.7A，能够满足电流的要求。
Ip为电感的平均输出电流，Ip=Iout
imax和imin为电感的最大电流和最小电流，
ΔI为输出电流的变化量，由图中可以得出，imax-imin=ΔI Ip=（imax+imin）/2 0<ΔI<2 Ip
取ΔI=@Ip @为ΔI与Ip之间的系数Ip=Iin=(Vo×Io)/Vi则电感L的值为
四：由以上公式计算得SU1219R的各项参数为
升压电路开关电源计算公式
一、线路图
二、电容C的计算
当Mosfet-N导通的时候，电感的一端接地，负载所用电流由电容提供。
其中：Io=输出电流，Δu=输出纹波电压，tON= Mosfet-N每个周期的导通时间
输出电流和纹波电压自行设计，需求出其tON
由以上二个公式可以求出C值的大小
三、电感L的计算
电感的输出电流随时间变化的曲线
开关电源设计计算公式包括电容开关管的选取
1、因输出电压12V输出电流1A故输出功率：
Pour=Vo*Io=12.0V*1A=12W
2、设变压器的转换效率为80%，则输出功率为12W的电源其输入功率：
Pin=Pout/效率=
3、因输入最小电压为90VAC，则直流输出电压为：
Vin=90* =127Vdc
故负载直流电流为：I= =
13、计算辅助绕组匝数：
CDQZ-5107 SEHOTTKY计算方法
1、由于前面计算变压器可知：
Np=82T ；Ns=13 T
2、在输入电压为264Vac时，反射到次级电压为：
Vmax=264Vac* =373 V
V = * Vmax = *373=59.5 V
3、设次级感量引起的电压为：（VR：初级漏感引起的电压）
V = * V = *90=14.5 V
二、输出电解电容计算方法
1、设定工作频率为f=60KHZ则
2、因为最小输入电压，90Vac,取反射电压为90Vac，根据磁平衡原理，计算出最大占实比
（90* -20）*D=90（1-D）
D-0．457
3、计.算出TOFF. TON
TOFF=（1-D）*T=13us TON=16.7-13=3.7us
1
输入电压电流
1
1
1
CDQZ-5107 MOSFET计算方法
1、由于前面计算变压器可知：
Np=Ns=13 T
2、输入电压最大值为264Vac，故经过桥式整流后，得到：
Vmax=264Vac* =373 V
3、次级反射到初级的电压为：
V = * V = *12=76V
4、由前面计算变压器可知，取初级漏感引起的电压，V =90 V ，故MOFET要求耐压值为：
开关电源参数计算详细推导过程
(V =
IN
* D *T
) *F
2
SW
*η
2 * POUT
有： T =
LP
(V =
IN
IN
* D *T
) *F
2
SW
*η
2 *VOUT * I OUT
=
(V
2
IN
* D *T
) *η
2
2 *VOUT * I OUT *
IN
(V =
* D *T
2 *VOUT * I OUT * T
) *η = (V
TSW * I P − P =
1 2 POUT 2 POUT 2 POUT * C * I P− P = + +π * N FSW FSW *η *VIN F *η * (V + V ) * P FSW *η SW OUT F NS FSW * 1 2 POUT * I P − P = FSW * + FSW * FSW FSW *η *VIN F 2 POUT
di VIN V *T ，在关闭之前其值到达最大： I P − P = IN ON = dt LP LP
一个开关周期内传输的能量即输入功率： PIN = 等同： PIN =
1 * LP * I 2 P − P * FSW 2
1 1 * LP * I 2 P − P * 2 T P V *I POUT *100% 推导出 PIN = OUT = OUT OUT η η P IN 1 V *I * LP * I 2 P − P * FSW = OUT OUT 2 η
2
* D ) * T (VIN * D ) * T (V * D ) = = IN V *I 2 * PIN 2 * PIN * FSW 2 * OUT OUT η
开关电源设计计算公式
2Io
2*1
7、计算出初级峰值电流：
3.8A
8、计算出初级电感量取 f=60KHz：2*Lp*Ippk*f=Po/ η
Lp=1.50*10 (H)
9、计算出初级匝数取: ΔB=0.29T
Ae=33.4mm
2
-3
Lp*Ippk=ΔB*Ae*Np
1500*0.55=0.29*33.4*Np
Np=85Ts 故82Ts
客户编号 样品单编号 输入电压电流 日期
12V1A 变压器计算方法
1、输入电压 85Vac，经桥式整流后的电压：
120Vdc-20Vdc=100Vdc
85Vac* 2 =120Vdc 2、取反射电压(含漏感电压)： V r = 9 0 V d c m a x
3、根据磁平衡原理计算出占空比 D：
100D=90(1-D) D=0.474
由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的 Dmax,也就是 Dmax<0.5,在实际应用中通常取 Dmax = 0.4,以限制 Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管 Tr on 时的集电极工作电流 Ie,也就是原边峰值电流 Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因 IL = Io, 故当 Io 一定时,匝比 n 的大小即决定了 Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数 相等 NpIp = NsIs 而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T 输入电压 : VIN = Ldi / dt 设 di = Ip,且 1 / dt = f / Dmax,则: VIN = LIpf / Dmax 或 Lp = VIN*Dmax / Ipf 则 Po 又可表示为 : Po = ηVINf DmaxIp2 / 2f Ip = 1/2ηVINDmaxIp ∴ Ip = 2Po / ηVINDmax 上列公式中 : VIN : 最小直流输入电压 (V) Dmax : 最大导通占空比 Lp : 变压器初级电感 (mH) Ip : 变压器原边峰值电流 (A) f : 转换频率 (KHZ) 工作方式 反激式变压器一般工作于两种工作方式 : 1. 电感电流不连续模式 DCM (Discontinuous Inductor Current Mode)或称 " 完全能量转换 ": ton 时储存在变压器中的所有能量在反激周期 (toff)中都转移到输出端. 2. 电感电流连续模式 CCM ( Continuous Inductor Current Mode) 或称 " 不完全能量转换 " : 储 存在变压器中的一部分能量在 toff 末保留到下一个 ton 周期的开始. DCM 和 CCM 在小信号传递函数方面是极不相同的,其波形如图 3.实际上,当变换器输入电压 VIN 在一 个较大范围内发生变化,或是负载电流 IL 在较大范围内变化时,必然跨越着两种工作方式.因此反激 式转换器要求在 DCM / CCM 都能稳定工作.但在设计上是比较困难的.通常我们可以以 DCM / CCM 临 界状态作设计基准.,并配以电流模式控制 PWM.此法可有效解决 DCM 时之各种问题,但在 CCM 时无消 除电路固有的不稳定问题.可用调节控制环增益编离低频段和降低瞬态响应速度来解决 CCM 时因传递 函数 " 右半平面零点 "引起的不稳定. DCM 和 CCM 在小信号传递函数方面是极不相同的. 图 3 DCM / CCM 原副边电流波形图 实际上,当变换器输入电压 VIN 在一个较大范围内发生变化,或是负载电流 IL 在较大范围内变化时, 必然跨越着两种工作方式.因此反激式转换器要求在 DCM / CCM 都能稳定工作.但在设计上是比较困 难的.通常我们可以以 DCM / CCM 临界状态作设计基准.,并配以电流模式控制 PWM.此法可有效解决 DCM 时之各种问题,但在 CCM 时无消除电路固有的不稳定问题.可用调节控制环增益编离低频段和降 低瞬态响应速度来解决 CCM 时因传递函数 " 右半平面零点 "引起的不稳定. 在稳定状态下,磁通增量ΔΦ在 ton 时的变化必须等于在"toff"时的变化,否则会造成磁芯饱和. 因此, ΔΦ = VIN ton / Np = Vs*toff / Ns 即变压器原边绕组每匝的伏特/秒值必须等于副边绕组每匝伏特/秒值. 比较图 3 中 DCM 与 CCM 之电流波形可以知道:DCM 状态下在 Tr ton 期间,整个能量转移波形中具有较 高的原边峰值电流,这是因为初级电感值 Lp 相对较低之故,使 Ip 急剧升高所造成的负面效应是增加 了绕组损耗(winding lose)和输入滤波电容器的涟波电流,从而要求开关晶体管必须具有高电流承载
开关电源的设计与电容选择知识.
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
按寿命小时数铝电解电容器可以分为： 一般用途（常温，3年以内）：1000小时 一般用途（常温，希望比较长的时间）： 2000小时以上 工业级：更长的寿命小时数
影响铝电解电容器寿命的的因素 （温度2）
温度每升高10℃，寿命小时数减半
影响铝电解电容器寿命的的因素 （电解液）
电解液的多与寡决定铝电解电容器的寿命
（三） 工频输入整流滤波电 容器的选择
从整流滤波角度考虑滤波电容器
整流滤波所需要的电容量； 对于一般的开关电源对整流输出电压纹波电 压要求考虑： 220V交流输入条件下，需要滤波电容器为 1μF/ W ； 85~264V交流输入条件下，需要滤波电容器 为3μF/ W 。
滤波电容器吸收的纹波电流
开关电源中电容器选择
解：纹波电流为0.2Io=0.2×20=4A。因为 ΔUpp＝ Δ IRESR＝ 4×65×10-6/C ,则需要C＝ 4×65×10-6/0.1=2600μF。
如果不考虑ESR，按照此容量计算纹波电 压为ΔUpp＝ Δ IT/2C ＝ 4×20×10-6/(2×2600×10-6）=15.4mV 13
6
2.电压定额
电容器介质中的电场强度大于它的允许电场强度，这是 绝缘介质中的电子被拉出来，产生雪崩效应，引起介质
击穿。额定电压一般比击穿电压低。高电压定额的电容
需要更厚的介质，比低电压体积大。
额定直流电压：电容两极能施加的最高直流电压。
额定交流电压：受损耗限制，一般比直流电压低得多。 并随频率增加允许交流电压降低。
2.金属化电容 －喷涂在介质铝层作为电
极。ESR大，较低的dV/dt和交流电流能力。体 积小，价格低，有自愈能力。容量大。
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使用：
相同容量金属箔常用于脉冲、交流高压、缓冲电 路（snubber）和谐振电路。
金属化电容在局部击穿时产生高温，金属箔蒸发 不会短路，电容量减少极小，这种现象就是所谓 自愈能力，体积小，价格低。这类电容除了一般 应用以外，常用于电磁兼容的X电容和Y电容。
膜电容，具有很高的dV/dt能力，以及非常小的ESR和ESL。 通常称为snubber 电容。
C8－输出滤波电容：铝电解电容，按纹波电压要求，
根据峰值电流和电容的ESR选择容量，检查电容的纹波电流
定额是否满足电路要求。
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2. 功率电路
C10
UoHV
C9
Uo C11
电容的选取与充放电时间计算
电容的选取与充放电时间计算电容的选取与充放电时间计算一、电容充放电时间计算1.L、C元件称为“惯性元件”，即电感中的电流、电容器两端的电压，都有一定的“电惯性”，不能突然变化。
充放电时间，不光与L、C的容量有关，还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长？”，不讲电阻，就不能回答。
RC电路的时间常数：τ=RC充电时，uc=U×[1-e^(-t/τ)]U是电源电压；放电时，uc=Uo×e^(-t/τ)Uo是放电前电容上电压RL电路的时间常数：τ=L/R LC电路接直流，i=Io[1-e^(-t/τ)]Io是最终稳定电流；LC电路的短路，i=Io×e^(-t/τ)]Io是短路前L中电流2. 设V0 为电容上的初始电压值；V1 为电容最终可充到或放到的电压值；Vt 为t时刻电容上的电压值。
则: Vt=V0 +（V1-V0）× [1-exp(-t/RC)] 或t = RC × Ln[(V1 - V0)/(V1 - Vt)]例如，电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电,V0=0，V1=E，故充到t时刻电容上的电压为：Vt=E ×[1-exp(-t/RC)] 再如，初始电压为E的电容C通过R放电, V0=E，V1=0，故放到t时刻电容上的电压为：Vt=E × exp(-t/RC) 又如，初值为1/3Vcc的电容C通过R充电，充电终值为Vcc，问充到2/3Vcc需要的时间是多少？V0=Vcc/3，V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3，故t=RC × Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC × Ln2 =0.693RC注：以上exp()表示以e为底的指数函数；Ln()是e为底的对数函数3. 提供一个恒流充放电的常用公式：?Vc=I*?t/C.再提供一个电容充电的常用公式：Vc=E(1-e-(t/R*C))。
开关电源PFC电容电感计算
4KW PFC 相关电容电感计算1. 输入电容计算参阅IR1153应用规格书2000W PFC 计算如下：因为()()2L IN RMS MAX IN I sw IN RMS MIN I C k f r V π∆=⨯⨯⨯ ，所以需要先求()IN RMS MAX I ，参阅IR1153应用规格书2000W PFC 计算如下：当P OUT =4000W 时，()()400043480.92O MAX IN MAX MIN P W P W η===； 因为一般需要对市电220VAC （﹣10%，+15%）变动范围内的PFC 运行情况进行确认是否存在异常，即198V~254VAC ，所以()198IN RMS MIN V V =。
假设当PFC 在4000W负载情况下运行功率因数cos φ为0.998，则： ()()()400022()0.921980.998O MAX IN RMS MAX MIN IN RMS MIN P W I A V PF V η===⨯⨯； ()()222231.1IN PEAK MAX IN RMS MAX I I A A ==⨯=； 综上所述，高频输入电容计算如下所示：()()2235% 3.12222.29%198L IN RMS MAX IN I sw IN RMS MIN I A C k uF f r V kHz Vππ∆==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯； 所以一个标准的3.3uF 或者2.2uF ，630V 的聚酯（薄膜）电容可以选用。
2. 输出电容计算参阅IR1153应用规格书2000W PFC 计算如下：由计算公式：()22()2O OUT MIN O O MIN P t C V V ⨯⨯∆=- ，当P OUT =4000W 时，对于50Hz 的市电来讲， 20t ms ∆=,380O V V =,()285O MIN V V =？,将各个参数代入得：()2224000201601602533(380)(285)1444008122563175OUT MIN W ms C uF V V ⨯⨯====--，增加20%余量：()25333166.25110.2OUT MIN OUT TOL C uF C uF C ===-∆-； 所以4个680uF /450V 的电容并联使用达2720uF 可以满足4000W PFC 的需要。
buck电路电容计算
buck电路电容计算Buck电路是一种降压转换电路，它在许多电子设备中得到广泛应用。
在Buck电路中，电容起到了很重要的作用，尤其是输出电容。
因此，掌握Buck电路电容的计算方法是非常必要的。
一、Buck电路简介Buck电路又称降压型开关电源，是一种将直流电压降低的电路。
其基本原理是利用开关管在一定的周期内开通和关闭，从而控制电压和电流。
Buck电路由三部分组成：开关管、电感和输出电容。
其中，电容在Buck电路中起到了很重要的作用。
二、Buck电路电容的作用Buck电路的输出电容主要起到两个作用：一是过滤电压，二是存储电能。
1. 过滤电压在Buck电路中，开关管的开通和关闭会引起电压的波动。
通过加入合适的电容，可以对电压进行滤波，使其更加平稳，从而提高Buck电路的稳定性和可靠性。
2. 存储电能输出电容还可以存储电能，以提供给后续电路使用。
当开关管断开时，输出电容会向负载放电，以满足负载对电能的需求。
因此，在Buck电路设计中，需要根据负载的电能需求来选择输出电容的容量。
三、Buck电路电容的计算方法设计Buck电路时，需要选择合适的输出电容容量。
输出电容的容量大小直接影响Buck电路的输出纹波和稳定性。
1. 确定纹波系数在计算输出电容容量前，首先需要确定Buck电路的纹波系数。
纹波系数是指负载需要的最小电能与输出电容储存的最小电能之比。
一般情况下，纹波系数取值为0.2~0.3。
2. 计算输出电容容量根据纹波系数可以计算出输出电容容量的大小。
具体计算方法如下：C = I * (1 - D) / (f * Vr)其中，C为输出电容容量，单位为uF；I为负载电流，单位为A；D为Buck电路的占空比；f为Buck电路的开关频率，单位为kHz；Vr为输出电压纹波，单位为V。
例如，当负载电流为1A，Buck电路占空比为0.5，开关频率为100kHz，输出电压纹波为0.1V时，根据以上公式可以计算出输出电容容量为5uF。
经典开关电源电解电容设计与选用
输入整流滤波器及钳位保护电路的设计1 输入整流桥的选择1)整流桥的导通时间与选通特性50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1，再通过输入滤波电容得到直流高压U1。
在理想情况下，整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°～180°)，但由于滤波电容器C的作用，仅在接近交流峰值电压处的很短时间内，才有输入电流流经过整流桥对C充电。
50Hz交流电的半周期为10ms，整流桥的导通时间tC≈3ms，其导通角仅为54°(导通范围是36°～90°)。
因此，整流桥实际通过的是窄脉冲电流。
桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示，整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。
最后总结几点：(1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30％。
(2)整流二极管的一次导通过程，可视为一个“选通脉冲”，其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。
(3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声，有时用两只普通硅整流管(例如1N4007)与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥，FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。
2)整流桥的参数选择隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥，亦可直接选用成品整流桥，完成桥式整流。
全波桥式整流器简称硅整流桥，它是将四只硅整流管接成桥路形式，再用塑料封装而成的半导体器件。
它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点，可广泛用于开关电源的整流电路。
硅整流桥有4个引出端，其中交流输入端、直流输出端各两个。
硅整流桥的最大整流电流平均值分0．5～40A等多种规格，最高反向工作电压有50～1000V等多种规格。
小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上，大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定，并且需安装合适的散热器。
整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V)，正向压降UF(V)，平均整流电流Id(A)，正向峰值浪涌电流IFSM(A)，最大反向漏电流IR(μA)。
开关电源元器件选型
开关电源元器件选型A:反激式变换器:1.MOS管:Id=2Po/Vin; Vdss=1.5Vin(max)2.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=8Vout3.缺点:就是输出纹波较大,故不能做大功率(一般≦150W),所以输出电容的容量要大.4.优点:输入电压范围较宽(一般可做到全电压范围90Vac-264Vac),电路简单.5.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.B:正激式变换器:6.MOS管:Id=1.5Po/Vin; Vdss=2Vin(max)7.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=3Vout8.缺点:成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍比反激复杂.9.优点:纹丝小,功率可做到0~200W.10.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.C:推挽式变换器:11.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=2Vin(max)12.整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout13.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.不太合适离线式.14.优点: 功率可做到100W~1000W.DC-DC用此电路很好!15.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.D:半桥式变换器:16.MOS管: Id=1.5Po/Vin; Vdss=Vin(max)17.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout18.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.19.优点: 功率可做到100W~500W.20.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.E:全桥式变换器:21.MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=Vin(max)22.整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout23.缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.24.优点: 功率可做到400W~2000W以上.25.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.拟定:胡成才2005-1-13。
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开关电源电容选择计算方法
选择开关电源的电容时，需要考虑以下几个因素：工作频率、负载要求、稳压要求、体积和成本。
第一步：确定工作频率
工作频率对电容的选择非常重要，因为电容器的容性会随频率的变化
而变化。
通常，电容的容性与频率成反比，因此在高频范围内选择合适的
电容值非常关键。
第二步：计算负载要求
负载要求包括负载电流和纹波电流两个方面。
负载电流是指电容器需
要提供给负载的电流，而纹波电流是指从电容器流过的交流电流。
负载电
流通常可以从电路图或负载手册中获取，纹波电流则可以通过计算或测量
获得。
根据负载电流和纹波电流的数值，可以计算所需的最小电容值。
一般
来说，较大的负载电流和纹波电流需要更大的电容值才能满足系统要求，
而较小的负载电流和纹波电流则可以选择相对较小的电容值。
一般的经验
法则是，选择的电容值应该大于所需电容值的两倍。
第三步：考虑稳压要求
稳压要求是指在负载变化或输入电压变化时，输出电压的稳定性。
稳
压要求一般通过纹波电压来衡量，即输出电压的波动幅度。
如果稳压要求
较高，则需要选择较大容值的电容器。
一般来说，电容器的容值越大，输
出电压的稳定性越好。
但是，较大的电容值通常会增加系统的体积和成本，因此需要在稳压要求和系统成本之间进行权衡。
第四步：考虑体积和成本
电容器的体积和成本是选择电容值时需要考虑的重要因素。
较大的电容值通常会增加系统的体积和成本，因此需要根据系统的要求和预算来选择合适的电容值。
此外，还需要考虑电容器的封装形式和温度特性，因为这些因素也会影响系统的体积和成本。
总之，选择开关电源的电容时需要考虑工作频率、负载要求、稳压要求、体积和成本等因素。
根据这些因素的要求和约束，可以计算出所需的最小电容值，并在此基础上进行合理的选择。
在选择电容器时，还需要考虑电容器的封装形式、温度特性和可靠性等因素，以确保系统的性能和可靠性。