工频整流电容滤波电路中电容器选择
滤波电容器的选择
4.3 滤波电容器的选择4.3.1 滤波电容器额定电压的选择滤波电容器在输入电压220V±20%或输入电压85V~265V （110V －20%~220V ＋20%）时的最高整流输出电压可以达到370V ，因此应选择额定电压为400V 的电解电容器或选择两只额定电压为200V （也可以是250V ）的电解电容器串联使用。
需要注意的是，尽管电解电容器的额定电压有10%左右富裕量，在上述应用场合下，从产品的安全角度考虑是不允许使用额定电压为300V 或350V 的电解电容器。
对于带有功率因数校正的整流滤波电路，当功率因数校正电路输出电压为380V 时可以选择额定电压400V 电解电容器，而功率因数校正电路输出电压高于380V 时则只能选择额定电压为450V 的电解电容器。
4.3.2 滤波电容器电容量的选择滤波电容器，为限制整流滤波输出电压纹波，正确选择电容量是非常重要的。
通常滤波电容器的电容量在输入电压220V±20%时按输出功率选择为：不低于每瓦1μF （即：≥1μF/W ），输入电压85V~265V （110V －20%~220V ＋20%）输入时按输出功率选择为：不低于每瓦（3~4）μF （即：≥（3~4）μF/W ）。
滤波电容器电容量的取值依据为：在220V±20%交流输入及85V~265V 交流输入的最低值时，整流输出电压最低值分别不低于200V 和90V ，在同一输入电压下的整流滤波输出电压分别约为：240V 和115V ，电压差分别为：40V 和25V 。
每半个电源周波（10mS ），整流器导电时间约2mS ，其余8mS 为滤波电容器放电时间，承担向负载提供全部电流，即：UtI C O ∆⋅=（4.3） 220V±20%交流输入时：)10(200025.084086-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C （4.4） O O O O I I U P 200=⋅= （4.5）200O O O O PU P I ==（4.6） )10(6-⨯=O P C )(F （4.7）即：1μF/W85V~265V 交流输入时：)10(32004.082586-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C （4.8） O O O O I I U P 90=⋅= （4.9）90O O O O PU P I ==（4.10） )10(6.36-⨯=O P C )(F （4.11）即：3.6μF/W每半个电源周波（10mS ），整流器导电时间约3mS ，其余7mS 为滤波电容器放电时间，承担向负载提供全部电流，则：滤波电容器容量为：0.88μF/W 和3.15μF/W 。
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。
滤波电容的选择
滤波电容的选择经过整流桥以后的是脉动直流，波动范围很大。
后面一般用大小两个电容，大电容用来稳定输出，众所周知电容两端电压不能突变，因此可以使输出平滑，小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电压纯净,电容越小，谐振频率越高，可滤除的干扰频率越高.容量选择：（1）大电容,负载越重，吸收电流的能力越强，这个大电容的容量就要越大。
（2）小电容，凭经验，一般104即可2.别人的经验（来自互联网）1、电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对地，对高频信号提供了一个对地通路。
2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。
3、理论上说电源滤波用电容越大越好，一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。
4、可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段.具体案例：1.AC220-9V再经过全桥整流后，需加的滤波电容是多大的？再经78LM05后需加的电容又是多大？前者电容耐压应大于15V，电容容量应大于2000微发以上。
后者电容耐压应大于9V，容量应大于220微发以上。
2.有一电容滤波的单相桥式整流电路，输出电压为24V，电流为500mA，要求：（1）选择整流二极管；（2）选择滤波电容；（3）另：电容滤波是降压还是增压？（1）因为桥式是全波，所以每个二极管电流只要达到负载电流的一半就行了，所以二极管最大电流要大于250mA；电容滤波式桥式整流的输出电压等于输入交流电压有效值的1.2倍，所以你的电路输入的交流电压有效值应是20V，而二极管承受的最大反压是这个电压的根号2倍，所以，二极管耐压应大于28.2V。
（2）选取滤波电容：1、电压大于28.2V；2、求C的大小：公式RC≥（3--5）×0.1秒，本题中R=24V/0.5A=48欧所以可得出C≥（0.00625--0.0104）F，即C的值应大于6250μF。
（3）电容滤波是升高电压。
滤波电容的选用原则在电源设计中,滤波电容的选取原则是: C≥2.5T/R其中: C为滤波电容,单位为UF;T为频率, 单位为HzR为负载电阻,单位为Ω当然,这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R.3.滤波电容的大小的选取PCB制版电容选择印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用RC吸收电路来吸收放电电流。
电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧
电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧
本文主要是关于电容滤波的相关介绍，并着重对电容滤波的计算方法及电源滤波电容选用技巧进行了详尽的阐述。
电容滤波安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件，通常把这种器件称其为滤波电容。
由于滤波电路要求储能电容有较大电容量。
所以，绝大多数滤波电路使用电解电容。
电解电容由于其使用电解质作为电极（负极）而得名。
电解电容的一端为正极，另一端为负极，不能接反。
正极端连接在整流输出电路的正端，负极连接在电路的负端。
在所有需要将交流电转换为直流电的电路中，设置滤波电容会使电子电路的工作性能更加稳定，同时也降低了交变脉动波纹对电子电路的干扰。
滤波电容在电路中的符号一般用“C“表示，电容量应根据负载电阻和输出电流大小来确定。
当滤波电容达到一定容量后，加大电容容量反而会对其他一些指标产生有害影响。
滤波电容的特点
1、温升低
谐波滤波器回路由电容器串联电抗器组成，在某一谐波阶次形成最低阻抗，用以吸收大量谐波电流，电容器的质量会影响谐波滤波器的稳定吸收效果，电容器的使用寿命跟温度有很大的关系，温度越高寿命越低，滤波全膜电容器具有温升低等特点，可以保证其使用寿命。
2、损耗低
介质损耗角正切值（tgδ）：≤0.0003
3、安全性
符合GB、IEC标准，内部单体电容器均附装保护装置；当线路或单体电容器发生异常时，该保护装置将会立即动作，自动切断电源，以防二次灾害的发生。
附装放电电阻，可确保用电及维护保养之安全。
外壳采用钢板冲压而成，内外部涂上耐候性良好之高温烤漆安全性特高。
自控课程设计——可调直流稳压电源课程设计报告
自控原理课程设计报告课题: 直流稳压电源的设计班别: 10电气2组员: （学号）020103一、设计目的熟悉自控原理的基本理论, 在实践的综合运用中加深理解, 掌握电路设计的基本方法、设计步骤, 培养综合设计与调试能力。
2.学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
3、培养实践技能, 提高分析和解决实际问题的能力。
4、加强组员之间的协调合作的意识, 提高组员合作的能力。
二、设计任务及要求1.设计一个连续可调的直流稳压电源, 主要技术指标要求:①输入（AC）：U=220V, f=50HZ；②输出直流电压: U0=1.27→12.24v；③输出电流: I0<=1A；④纹波电压: Up-p<30mV；2.设计电路结构, 选择电路元件, 计算确定元件参数, 画出实用原理电路图。
3、自拟实验方法、步骤及数据表格, 提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。
4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图, 并仿真和调试, 并测试其主要性能参数。
三、实验设备及元器件1. 装有multisim电路仿真软件的PC2.三端可调的稳压器LM317一片3.电压表、焊电路板的工具4.滑动变阻器、二极管、变压器、电阻、电容、整流桥四、电路图设计方法（1）确定目标: 设计整个系统是由那些模块组成, 各个模块之间的信号传输, 并画出直流稳压电源方框图。
（2）系统分析：根据系统功能, 选择各模块所用电路形式。
（3）参数选择: 根据系统指标的要求, 确定各模块电路中元件的参数。
（4）总电路图: 连接各模块电路。
（5）将各模块电路连起来, 整机调试, 并测量该系统的各项指标。
五、总体设计思路1. 直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz, 要获得低压直流输出, 首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
（2）降压后的交流电压, 通过整流电路变成单向直流电, 但其幅度变化大（即脉动大）。
正弦波工频逆变器滤波电容的选配
正弦波工频逆变器滤波电容的选配直流母线电容电压选择：电机控制母线电压除了正常的纹波电压的波动，还包括IGBT动作时电流激烈的变化产生尖峰电压和电机反转时的反电动势，薄膜电容在使用中允许有1.2倍额定电压值的脉冲，理论上可以选择额定电压较低的薄膜电容。
如现在的320V的电机控制器系统一般选用500VDC的薄膜电容，540V的电机控制器系统选用900V或者1000V的薄膜电容。
光伏逆变器交流输出电压270~520V ，薄膜电容选择1100V薄膜电容，高压变频器690V交流输入，选择薄膜电容1100或1200V。
直流母线电容容量选择：在新能源电动汽车电机控制器的应用中，母线电容是以IGBT的载波频率来完成充放电，在一个PWM周期内，IGBT导通时由电池组和电容器同时为电机提供能量，IGBT关断时，电池组向母线电容充电。
我们假设电机控制器的最大输出功率为P，电机控制器的的电路为典型的三相全桥拓扑结构。
在一个开关周期内，母线所提供的能量约为：W=P/(2f)其中：f：IGBT的开关频率。
母线电容一个开关周期内释放的能量为：Q=1/2*C(U+Δu)2-1/2*C(U-Δu)2=2*C*U*Δu其中：U：直流母线电压；Δu：母线纹波电压；在极端情况下：Q=W，进一步计算可得：C=P/(4*f*U*Δu)，一般的，直流母线电压的脉动率为5%，即纹波电压值：Δu=U*2.5%综上可得：Cmax=P/(4*f*U*U*2.5%)Cmax值是建立在最极端的情况下，实际应用中，一般认为IGBT 开关导通的时候，母线电容提供W/2的能量，即Q=W/2 结合前面的计算公式可得：Cmin= P/(8*f*U*U*2.5%)在实际应用中更多的电机控制器的母线电容容量的选取接近Cmin的值或者小于Cmin，我们在实际应用中可以根据自己不同的成本和体积综合考虑。
实际应用考虑一些经验值，按照交流输出电流线性配置电容值，比如8~10uF/A。
电容滤波原理
电容滤波原理滤波是利用电容对特定频率的等效容抗小，近似短路来实现的（与谐振无关）。
容抗Xc=1/(ωC)=1/(2πfC)，滤高频用0.1uF陶瓷电容---它对1MHz信号的等效容抗只有1.6欧姆，而对50Hz的工频信号等效容抗有近似32千欧，所以只能滤高频；而要滤工频，2000uF 电容的等效容抗才能与0.1uF对1MHz信号的等效容抗相当。
实际上，电容等效为一个R、L、C的串联电路。
通常超过1uF的电容大多为电解电容，具有很大的电感成份，所以在频率高的场合阻抗会更大。
解决办法是用0.001-0.1uF的陶瓷电容作为高频电路中的耦合或旁路电容。
常见的是用一个电容量较大电解电容并联了一个电容量较小的陶瓷电容，这时候大电容通低频，小电容通高频。
关于滤波电容、去耦电容、旁路电容作用滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。
使输出的直流更平滑。
去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。
旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。
1.关于去耦电容蓄能作用的理解1）去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。
而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。
你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。
实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。
如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。
而去耦电容可以弥补此不足。
这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。
电源设计中的电容选用规则
电源设计中的电容选用规则电源往往是我们在电路设计过程中最容易忽略的环节。
作为一款优秀的设计，电源设计应当是很重要的，它很大程度影响了整个系统的性能和成本。
电源设计中的电容使用，往往又是电源设计中最容易被忽略的地方。
一、电源设计中电容的工作原理在电源设计应用中，电容主要用于滤波（filter）和退耦/旁路（decoupling/bypass）。
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。
根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。
“接收信号”相当于被观测的随机过程，“有用信号”相当于被估计的随机过程。
滤波主要指滤除外来噪声，而退耦/旁路（一种，以旁路的形式达到退耦效果，以后用“退耦”代替）是减小局部电路对外的噪声干扰。
很多人容易把两者搞混。
下面我们看一个电路结构：图中电源为A和B供电。
电流经C1后再经过一段PCB走线分开两路分别供给A和B。
当A 在某一瞬间需要一个很大的电流时，如果没有C2和C3，那么会因为线路电感的原因A端的电压会变低，而B端电压同样受A端电压影响而降低，于是局部电路A的电流变化引起了局部电路B 的电源电压，从而对B电路的信号产生影响。
同样，B的电流变化也会对A形成干扰。
这就是“共路耦合干扰”。
增加了C2后，局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候，电容C2可以为A暂时提供电流，即使共路部分电感存在，A端电压不会下降太多。
对B的影响也会减小很多。
于是通过电流旁路起到了退耦的作用。
一般滤波主要使用大容量电容，对速度要求不是很快，但对电容值要求较大。
如果图中的局部电路A是指一个芯片的话，而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。
而如果“局部电路A”是指一个功能模块的话，可以使用瓷片电容，如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解电容（前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容）。
多个并联滤波电容选择原则
多个并联滤波电容选择原则
在设计并联滤波电路时，选择合适的滤波电容是非常重要的。
以下是一些选择滤波电容的原则：
1. 频率响应，滤波电容的选择应该考虑到需要滤除的信号频率。
一般来说，滤波电容的阻抗随着频率的增加而减小，因此对于需要
滤波的高频信号，需要选择较小的电容值。
2. 电压容量，滤波电容的电压容量应该大于电路中的最大工作
电压，以确保电容不会因为电压过高而损坏。
3. 筛选特性，滤波电容的筛选特性也是选择的重要考虑因素。
不同类型的电容有不同的筛选特性，比如铝电解电容、钽电容、陶
瓷电容等，每种电容都有其特定的优势和限制。
4. 尺寸和成本，滤波电容的尺寸和成本也是需要考虑的因素。
较大尺寸的电容可能在空间受限的情况下不适用，而成本较高的电
容也可能超出预算。
5. 温度稳定性，在一些特殊的应用中，滤波电容的温度稳定性
也是需要考虑的因素。
一些应用对温度变化非常敏感，因此需要选择具有良好温度稳定性的电容。
总的来说，选择滤波电容需要考虑频率响应、电压容量、筛选特性、尺寸和成本以及温度稳定性等多个因素，以确保滤波电容能够在特定的应用中发挥最佳的效果。
大容量陶瓷电容器在高频整流滤波中地地的应用
大容量陶瓷电容器在高频整流滤波中的应用陈永真1 李丽2某某工业大学1某某石化职业技术学院2cyz_cbl126.摘要本文首先分析了电解电容器在高频整流滤波电路中存在的问题，其最主要的原因时由于电解电容器的比拟高的ESR，当纹波电流流过这个ESR时将产生比拟大的纹波电压，使滤波效果变差；分析了采用电解电容器与小容量陶瓷电容器并联缓解电解电容器高频特性不佳的效果；分析了陶瓷电容器的低ESR特性给高频整流滤波所带来的性能改善。
最后给出大容量陶瓷电容器对高频整流滤波的改善效果。
关键词陶瓷电容器纹波电流 ESRThe application of High Capacity Ceramic capacitor to smoothing/filtering in high frequencyChen Yongzhen1 Wang Lili2LiaoNing University of Technology1Liaoning Petro -Chemical Vocational TechnologyCollege2cyz_cbl126.Abstract：In this paper, the author describes the disadvantages of Electrolytic capacitor to filtering and rectifying in high frequency, the most important problem is the higher ESR of Electrolytic capacitor, the ripple Current via through the ESR will generate the higher ripple Voltage, the effect of rectifying bees bad; analysesthe effect of Electrolytic capacitor in high frequencyis not well whenElectrolytic capacitor and small CapacityCeramic capacitor parallel connection, introduces the improvements of f iltering and rectifying in high frequency by lower ESR of Ceramic capacitor. In the end, an application example is put forward.Key words：Ceramic capacitor ripple current ESR1．电解电容器在应用中的问题各类电解电容器在电子线路中有着重要的地位。
滤波电容的选择83044
n-35g的主滤波电容一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。
因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。
低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。
当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。
因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。
而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。
滤波电容的选择经过整流桥以后的是脉动直流，波动范围很大。
后面一般用大小两个电容，大电容用来稳定输出，众所周知电容两端电压不能突变，因此可以使输出平滑；小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电压纯净。
电容越小，谐振频率越高，可滤除的干扰频率越高。
1、容量选择：（1）大电容，负载越重，吸收电流的能力越强，这个大电容的容量就要越大；（2）小电容，凭经验，一般104即可。
别人的经验（来自互联网）1、电容对地滤波，需要一个较小的电容并联对地，对高频信号提供了一个对地通路。
2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。
3、理论上说电源滤波用电容越大越好，一般大电容滤低频波、小电容滤高频波。
4、可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段。
具体案例: AC220-9V再经过全桥整流后，需加的滤波电容是多大的？再经78LM05后需加的电容又是多大？前者电容耐压应大于15V，电容容量应大于2000微发以上。
后者电容耐压应大于9V，容量应大于220微发以上。
2、有一电容滤波的单相桥式整流电路，输出电压为24V，电流为500mA，要求：（1）选择整流二极管；（2）选择滤波电容；（3）另：电容滤波是降压还是增压？（1）因为桥式是全波，所以每个二极管电流只要达到负载电流的一半就行了，所以二极管最大电流要大于250mA；电容滤波式桥式整流的输出电压等于输入交流电压有效值的1.2倍，所以你的电路输入的交流电压有效值应是20V，而二极管承受的最大反压是这个电压的根号2倍，所以，二极管耐压应大于28.2V。
给整流电路配个滤波电容有什么要求，配多大容量才算标准呢？
给整流电路配个滤波电容有什么要求，配多大容量才算标准呢？给整流电路配个滤波电容有什么要求？答；对于采用小型电源变压器降压的整流滤波电容器的选择，需要根据它的输出电压和输出电流(输出功率)来配置滤波电容器；简单地说，输出功率越大则配置的滤波电容器的电容量越大。
这里有一个简单的计算公式:C≥0.289/[f×(U/I)×Acv]式中:C……为滤波电容器的容量，电位是微法(F)；0.289……是由半波电阻性负载的整流电路的波纹系数推导出来的的一个常数值；f……为整流后脉动频率，电位是Hz；注:工频50Hz交流电源输入，利用一只整流二极管的半波整流出来的脉动频率为50Hz，桥式整流、全波整流出来的脉动频率为100Hz。
U……整流输出直流电压最大值，电位为V；I……为整流输出电流最大值，电位为V；Acv……为整流后的波纹系数，单位为%(对于要求较高的整流电路，可以取值为5～8%，即0.05～0.08)。
例如:提问者所要求的12V直流电源，假设要求输出电流为1000mA(1A)，其滤波电容C≥0.289/[100×(12/1)×0.05]≈0.004816 F 故取电容4700uf基本能够达到要求。
如果输出直流电压为24V，输出电流还是1A，则滤波电容C≥0.289/[100Hz×(24/1)×0.05]≈0.002408F，取电容值为2400uf即可。
注意:在选择滤波电容电容量时，还要根据滤波电压的大小选择滤波电容器的耐压值，一般情况下都是选择电压的1.5～2.0倍，不然电容器由于耐压不够会损坏鼓包的。
如12V电压最后选择耐压值为25V 的电容器。
24V电压的滤波电容耐压值选择50V的电容器即可。
以上为个人观点，仅供提问者参考。
知足常乐2019.2.25日于上海。
薄膜电容器作为变频器与逆变器的整流滤波电容器
薄膜电容器作为变频器与逆变器的整流滤波电容器陈永真辽宁工业大学摘要作为变频器/逆变器的整流滤波电容器，通常认为其最主要的参数是额定电压、电容量，通常采用电解电容器作为整流滤波电容器。
但是在实际应用中却因为过大的纹波电流在滤波电解电容器的ESR产生热，从而使滤波电容器的寿命大大减少。
针对这个问题，本文介绍并分析了采用薄膜电容器作为变频器/逆变器的整流滤波电容器的特点与应用。
事实表明，采用薄膜电容器作为变频器/逆变器整流滤波电容器可以大大提高变频器/逆变器的使用寿命。
关键词薄膜电容器 ESR 纹波电流寿命Film capacitor used as smoothing capacitor of CVCF and inverterChen Yong-zhen LiaoNing University of TechnologyAbstract：Rating voltage and rating capacitance are generally believed as the main parameters of the smoothing capacitor of CVCF and inverter, electrolyte capacitor is usually used as smoothing capacitor. But the using life of the smoothing capacitor is greatly reduced because of the heat generated by the excessive ripple current on the ESR of the smoothing electrolyte capacitor. To this problem, characteristics and application of pellicle capacitor used as smoothing capacitor of CVCF and inverter are introduced and analyzed. Realities show that, the using life of the transducer and adverse converter will be greatly heightened by using film capacitor as CVCF and inverter capacitor. Key words：film capacitor ESR ripple current using life前言作为变频器/逆变器的整流滤波电容器，其最主要的参数是额定电压、电容量，通常采用电解电容器作为整流滤波电容器。
滤波电容的选择原则与经验
4.3 滤波电容器的选择4.3.1 滤波电容器额定电压的选择滤波电容器在输入电压220V±20%或输入电压85V~265V （110V －20%~220V ＋20%）时的最高整流输出电压可以达到370V ，因此应选择额定电压为400V 的电解电容器或选择两只额定电压为200V （也可以是250V ）的电解电容器串联使用。
需要注意的是，尽管电解电容器的额定电压有10%左右富裕量，在上述应用场合下，从产品的安全角度考虑是不允许使用额定电压为300V 或350V 的电解电容器。
对于带有功率因数校正的整流滤波电路，当功率因数校正电路输出电压为380V 时可以选择额定电压400V 电解电容器，而功率因数校正电路输出电压高于380V 时则只能选择额定电压为450V 的电解电容器。
4.3.2 滤波电容器电容量的选择滤波电容器，为限制整流滤波输出电压纹波，正确选择电容量是非常重要的。
通常滤波电容器的电容量在输入电压220V±20%时按输出功率选择为：不低于每瓦1μF （即：≥1μF/W ），输入电压85V~265V （110V －20%~220V ＋20%）输入时按输出功率选择为：不低于每瓦（3~4）μF （即：≥（3~4）μF/W ）。
滤波电容器电容量的取值依据为：在220V±20%交流输入及85V~265V 交流输入的最低值时，整流输出电压最低值分别不低于200V 和90V ，在同一输入电压下的整流滤波输出电压分别约为：240V 和115V ，电压差分别为：40V 和25V 。
每半个电源周波（10mS ），整流器导电时间约2mS ，其余8mS 为滤波电容器放电时间，承担向负载提供全部电流，即：UtI C O ∆⋅=（4.3） 220V±20%交流输入时：)10(200025.084086-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C （4.4） O O O O I I U P 200=⋅= （4.5）200O O O O PU P I ==（4.6） )10(6-⨯=O P C )(F （4.7）即：1μF/W85V~265V 交流输入时：)10(32004.082586-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C （4.8） O O O O I I U P 90=⋅= （4.9）90OO O O P U P I ==（4.10） )10(6.36-⨯=O P C )(F （4.11）即：3.6μF/W每半个电源周波（10mS ），整流器导电时间约3mS ，其余7mS 为滤波电容器放电时间，承担向负载提供全部电流，则：滤波电容器容量为：0.88μF/W 和3.15μF/W 。
电容的选择
电容的选择（摘选）电源电容电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波。
电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。
电容和电感的很多特性是恰恰相反的。
一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。
因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。
低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。
当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。
因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。
而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。
电源滤波电容的大小，平时做设计，前级用4.7u,用于滤低频，二级用0.1u，用于滤高频，4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。
一般前面那个越大越好，两个电容值相差大概100倍左右。
电源滤波，开关电源，要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大，而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。
大电容是防止浪涌，机理就好比大水库防洪能力更强一样；小电容滤高频干扰，任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路，也就有了自谐振，只有在这个自谐振频率上，等效电阻最小，所以滤波最好！电容的等效模型为一电感Ｌ，一电阻Ｒ和电容Ｃ的串联，电感Ｌ为电容引线所至，电阻Ｒ代表电容的有功功率损耗，电容Ｃ．因而可等效为串联ＬＣ回路求其谐振频率，串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f = 1/(2pi* LC)，串联ＬＣ回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻，所以中心频率处起到滤波效果．引线电感的大小因其粗细长短而不同，接地电容的电感一般是１ＭＭ为10nＨ左右，取决于需要接地的频率。
电容、电阻、电感作用及滤波电路的简单分析
（一）电容：1.一般是过滤作用，比如比如电解电容可以过滤低频，陶瓷电容可过滤高频。
,原理就是电容的通交隔直特性，电容对交流信号通路，信号频率越高，阻抗越小，电容容量越大，阻抗越小，而对直流信号断路。
比如直流电源正负极接一个电容，对交流信号来说相当于短路，于是波动信号就会通过这个电容而消耗掉，于是电压就更稳定，同理，如果在数字地接一电容，那么波动信号就会通过它与地短接，流入地端，而不流入下一级电路。
2.由于正常情况下，并联补偿电容是带电的，并用来补偿线路中的无功功率，提高功率因数，减少电的浪费。
当设备或者线路需要维修时，虽然电线或者设备已经断电了，但是这时候的补偿电容由于是两端还有一定的电压，如果这时候人一旦碰到电容或者和电容相连的线路时，人就会有触电危险。
但是如果我们在断电后，利用接地线把存储在补偿电容两端的电经过地线直接引入大地，这样使得电容不带电，从而保证维修人员的安全。
3.电容会充电放电的，接地也可以是放电过程，使电容器保持在一端了零电位。
从而使电容容量达到最优。
4.耦合电容，又称电场耦合或静电耦合。
耦合电容器是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。
电容耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。
耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。
直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。
为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。
他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。
但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。
一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。
输入滤波电容的计算
达到交流电压峰值时整流器电流为零。滤波输出提供变换器电源，即使在最低输入电压 Uimin，保证额 定功率 Po 输出。根据能量守恒定律，在半周期内输出能量 Po/2f 等于电容从谷点电压 Uv 充电到电网峰 值电压 Up 存储的能量
Po 2f
=
1 2
C(U
2 p
−
U
2 v
)
式中 f－电网频率（Hz），中国和欧洲为 50Hz，美国为 60Hz。C－滤波电容量（F）。即
冲为矩形波，电流脉冲在导通时间 t 内给电容补充的电荷应当 等于电容电压从峰值 Up 放电到最低电压 Uv 失去的电荷量
Icpt = C(U p −Uv )
脉冲宽度
t = cos−1 k 2πf
（3-25a）
Ui ~ Up
C DC/DC UL
电流占空比
D = t = 2 ft = cos−1 k (3-25b)
压峰值 Upmin＝1.412×0.8×220=249V， k = (U p − 35) /U p = (249 − 35) / 249 = 0.86 ， k=0.85 相近，
从表 3-13 查得α＝0.036，根据式（3-21）得到
C
= α Po U2
i min
=
0.036× 23.5 1762
= 27 ×10−6 F＝27μF
C=
Po
=
f
(U
2 p
−
U
2 v
)
Po
= α Po
fU
2 p
(1
−
k
2
)
U2 i min
(3-23)
式中 k= Uv/Up－谷－峰比，U p = 2Uimin ，因为即使在最低频率时，变换器还要输出最大功率。
技能认证电工五级考试(习题卷10)
技能认证电工五级考试(习题卷10)第1部分：单项选择题，共72题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]当电源电压降低时，三相异步电动机的起动转矩将()。
A)提高B)不变C)降低答案:C解析:2.[单选题]( )属于高压基本安全用具。
A)绝缘杆B)绝缘手套C)绝缘靴D)绝缘台答案:A解析:3.[单选题]一个放大电路的电压放大倍数为100倍，其电压增益为（）分贝。
A)100B)80C)60D)40答案:D解析:4.[单选题]清洁电络铁所使用的海绵应粘有适量的（）。
A)酒精B)丙酮C)干净的水D)助焊剂答案:C解析:5.[单选题]( )焊条用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。
A)碱性B)酸性C)碱性或酸性D)上述说法均不对答案:A解析:6.[单选题]根据设备定级原则，无铭牌的变压器应定为( )元件。
A)一类答案:B解析:7.[单选题]电感滤波是利用电感( )进行工作的。
A)充电B)放电C)充放电D)通直阻交答案:D解析:8.[单选题]JS17-系列电动式时间继电器由（）等部分组成。
A)延时环节、鉴幅器、输出电路、电源和指示灯B)同步电动机、离合电磁铁、减速齿轮、差动轮系、复位游丝、延时触点、瞬时触点、推动延时接点脱扣机构的凸轮 *C)电磁机构、触头系统、气室、传动机构、基座D)电磁机构、触头系统、灭弧装置、其它辅件答案:B解析:9.[单选题]感应系仪表用于测量（）的交流电能。
A)工频B)任何频率C)某一固定频率D)某一可调频率答案:C解析:10.[单选题]变电所二次回路上执行第二种工作票至少应有()人进行。
A)1B)2C)3D)4答案:B解析:11.[单选题]在三相接零保护系统中,保护零线和工作零线不得装设熔断器或( )。
A)变压嚣B)互感器C)继电器D)断路器答案:D解析:12.[单选题]直流母线的正极相色漆规定为（）。
A)蓝B)白C)赭D)黑13.[单选题]铁磁性质在反复磁化过程中的B-H关系是()。
电容参数设计
电容参数设计1电容选型1.1纹波电流ripple currentRipple current反映着电容温度的要求限制；1、一般电解电容的规格书中都有在不同频率下所能允许的纹波电流大小，依据热量相同的原理，即I2R相等，通过120HZ的损失角计算出120HZ时候的ESR，然后乘以120HZ时所能允许的纹波电流的平方值，除以100KHZ时所能允许的纹波电流的平方值也就时你在100KHZ 时的ESR了。
例如100KHz的factor(frequency correction factor for ripple current)是1.5，则有Iripple100k= 1.5*Iripple120ESR100k*(Iripple100k)2= ESR120*(Iripple120)2ESR100k =ESR120*(1/1.5)2查出的Ripple current*频率系数*温度系数=X (该电容在你电路上实际能承受的最大Ripple current).1.2ESR的影响实际电容等效一个电容并联一个Leakage resistor ，将其变换为串联模式，得到的电阻就是ESR；存在纹波电压V∆、纹波电流I∆和ESR的关系为∆=∆存疑先，反正低ESR一般是好的，意味着更低的发热，更长的寿命，更好V I ESR*的电容频率特性。
所以，本质上纹波电压会因1.3输入滤波电容发热的解决1、输入加电感，限制纹波；2、用低ESR电解电容；3、多电容并联；多并的原因好处很多，1:最靠近功率管的电容主要提供能量，如果能量消耗太快，后面的几个可以提供电量使第一个电容的充放电频率降低，2减小内阻，比单个电容冲放电速度要快，3如果一个电解炸了，那么剩下的几个还能维持，不使功率管击穿。
好处还有很多，不过大电解本身存在电感，所以后面在并一个0.1的小电容。
2 三相逆变器直流母线电容设计整流器和逆变器的交流电流分量，2.1 电容容值的计算设纹波电压为母线电压的1%一般从电容纹波电压来计算电容大小，而影响纹波的不仅仅是逆变电路，还包括前级的整流电路，后级电路一般形式为三相逆变全桥，前级电路存在很多的形式，影响不一。
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达到交流电压峰值时整流器电流为零。滤波输出提供变换器电源，即使在最低输入电压 Uimin，保证额 定功率 Po 输出。根据能量守恒定律，在半周期内输出能量 Po/2f 等于电容从谷点电压 Uv 充电到电网峰 值电压 Up 存储的能量
Po 2f
=
1 2
C(U
2 p
−
U
2 v
)
式中 f－电网频率（Hz），中国和欧洲为 50Hz，美国为 60Hz。C－滤波电容量（F）。即
120 144
45.8 55.0 1.31
0.80 0.0278 0.0231
138 165
55.7 66.0 1.27
0.75 0.0229 0.0190
154 186
64.8 77.8 1.24
0.70 0.0196 0.0163
168 201
73.0 87.6 1.20
0.65 0.0173 0.0144
冲为矩形波，电流脉冲在导通时间 t 内给电容补充的电荷应当 等于电容电压从峰值 Up 放电到最低电压 Uv 失去的电荷量
Icpt = C(U p −Uv )
脉冲宽度
t = cos−1 k 2πf
（3-25a）
Ui ~ Up
C DC/DC UL
电流占空比
D = t = 2 ft = cos−1 k (3-25b)
是，选择了电容以后，最高输入电压下，电流脉冲幅值增加，宽度减少，电容电流有效值增加，因
此，要检查高压时电容电流的有效值。
在以上讨论中，忽略了交流电源的内阻和电容 ESR 对输出电压波形的影响，忽略了输入电路中限 流电阻、保险丝和整流器压降，实际输出电压比计算值要低，尤其是当由变压器降压小功率整流电路
流有效值为
I AC =
I
2 ac
+
I
2 sw
=
0.2422 + 0.1922 = 0.31A
（3-28）
检查所选择的 30μF/400V 铝电解电容交流纹波电流是否大于上式计算值。
温度是影响电解电容寿命的主要因素，最高温度降低 10℃,寿命增加 1 倍。有效值电流在 ESR 损
耗导致电解电容温升，如果电容上限温度为 105℃，寿命 2000 小时，环境温度 40℃，设计寿命 5 年，
由表查的 k=0.85 时 δ＝1.31，直流输出电压为
Uo ≈ห้องสมุดไป่ตู้δUi = 1.31×176 = 230 V
如果滤波电容后接断续模式反激变换器，开关频率 50kHz，占空比 Dmax＝0.3，初级电感为 2mH， 初级峰值电流为 0.69A，交流分量有效值为 0.192A。交流分量为电容充放电电流，电容器总的交流电
容电流。
电解电容允许高频电流比低频大，即式(3-28)根号中第二项应除以一个大于 1 的系数。如果不考虑
高频效应，计算是保守的。其次，随着温度升高，铝电解电容 ESR 随温度升高而降低，即高温允许更
大的电流有效值，但应注意实际允许温升和温度应与 ESR（电流有效值）相对应。如果设计保证寿命
最高允许温度为 60℃，而使用的 ESR 是 85℃的值，而允许的电流有效值刚满足要求，但 60℃时的
在最高平均温度要降低 45℃才能达到这个要求，即允许最高平均温度 60℃，电解电容的允许温升为
60℃-40℃=20℃，电解电容的对流系数为 Dv＝0.93mW/℃/cm2，热导（热阻倒数）GT＝DvAs(cm2)＝ 0.93As(mW/℃)，如果选定电容，外表面面积和 ESR 就已知，由允许温升和热导就可以求得允许的电
压峰值 Upmin＝1.412×0.8×220=249V， k = (U p − 35) /U p = (249 − 35) / 249 = 0.86 ， k=0.85 相近，
从表 3-13 查得α＝0.036，根据式（3-21）得到
C
= α Po U2
i min
=
0.036× 23.5 1762
= 27 ×10−6 F＝27μF
电容承受最高电压为 Umax=1.2×220×1.414=373V，选择 450V。选择 30μF /450V。
如果负载是恒定输出功率的变换器，当最高输入电压时的电流有效值不会增大，仍可按表 3-13 参
数计算。
从表 3-13 看到 α＝0.0360，取 γ＝45.8，电容电流有效值为
Iac = γ CUimin = 45.8× 30 ×10−6 ×176 ≈ 0.242 A
ESR 比 85 时大，实际温度将超过 60℃，寿命就可能达不到预期要求。
摘自《开关电源工程设计》2008 年 5 月 7 日
50
180 216
80.4 96.5 1.17
为了说明以上关系的应用，我们举例予以说明：输出功率为 20W，变换器效率为 85%，变换器由 220V±20%/50Hz 交流电源供电，经桥式整流，电容滤波，给 DC/DC 变换器供电，变换器允许输入纹 波电压峰峰值为 35V，选择输入滤波电容。
选择电容量
最小输入电压为 220V×0.8=176V，变换器的输入功率为 Pi = Po /η = 20 / 0.85 = 23.5 W。最低电
式中 γ = β D − D2 。
输出直流电压近似为
Uo
≈ Up
+Uv 2
=
0.707(1+ k)Ui
= δUi
式中δ = (1+ k) / 2 。对于 50Hz 和 60Hz，以上式中 α，β，γ 和 δ 如表 3-13 所示。
在小功率变换器中，在最低输入电压下也要保证输出功率，因此以最低输入电压选择电容量。但
C=
Po
=
f
(U
2 p
−
U
2 v
)
Po
= α Po
fU
2 p
(1
−
k
2
)
U2 i min
(3-23)
式中 k= Uv/Up－谷－峰比，U p = 2Uimin ，因为即使在最低频率时，变换器还要输出最大功率。
α= 1 2 f (1− k 2 )
(3-24)
不同的 k 对应的 α 如表 3-13 所示。 电容的交流分量有效值可从以下关系得到。假定电流脉
时，电源内阻，整流器压降不可不考虑。
49
表 3-13 电容选择系数表
k
0.95
α
50Hz
0.1026
60Hz
0.0855
β
50Hz
70
（1/s） 60Hz
84
γ
50Hz
21.1
60Hz
25.3
δ
1.38
0.90 0.0526 0.0439 98.2
118
34.5 41.4 1.34
0.85 0.0360 0.0300
T /2
π
电流脉冲峰值
t
Icp
图 3-11 输入滤波电容选择
Icp =
2CUimin (1− t
k)
=
β CUi min
式中 β = 2(1− k) t 。
电容的交流电流有效值为
（3-26）
Iac = Icp 2tf − (2tf )2 = CUimin β D − D2 = γ CUimin
（3-27）
也谈工频整流电容滤波电路中电容器选择
赵修科
在小功率变换器中，为降低成本，采用交流输入桥式整流电容滤波。只有在电源电压大于电容电
压时整流管才导通，因此整流管电流波形如图 3-11 脉冲电流，整流管导通时间与电容大小有关。假设
交流电网的输出电阻（包括整流器压降）为零，在导通期间电容上电压与输入电网电压完全相同，在