纹波电流计算例子

电容器纹波电流有效值的计算

要正确计算纹波电流有效值，理论上应将电容器纹波电流波形进行傅利叶分析，得出各次频率下流过电容的纹波电流值。然后求出各次频率下的电容等效串联电阻ESR。最后根据损耗相等的原则求出总的纹波电流有效值。

图1-1 图1-2

图1-1为某一电路中流过电容100μF /420V的纹波电流波形，图1-2为在某点展开时的高频电流波形，求解该电容的纹波电流有效值。

从图1-1中将高频分量去除可以得出100Hz时的电流波形，如图1-3所示：

图1-3

根据曲线可以将其分为三段来进行积分计算，具体的纹波电流有效值为：

6.068

rms

I A

=

其中T1=1ms（第一段的维持时间），I1=-2.6A（第一段的起始电流），I rp1=19.825+2.6=22.425A （第一段的脉动电流）；

T2=1.75ms（第二段的维持时间），I2=19.825A（第二段的起始电流），I rp2=-22.425A（第二段的脉动电流）；

T3=7.25ms（第三段的维持时间），I1=-2.6A（第三段的起始电流），I rp1=0A（第三段的脉动电流）；

T=10ms（总周期）

查电容手册可知CD294 400V/470μF电容在120Hz下的ESR为0.22欧。

图1-2为58.8KHz下的纹波电流叠加了一个低频电流，因此只需去除图1-2中的低频直

流分量就可以得到58.8KHz 下的纹波电流波形，如图1-4所示：

图

1-4 计算出有效值 4.863rms I A =

其中T 1=10μs （第一段的维持时间），I 1=4A （第一段的起始电流），I rp 1=0A （第一段的脉动电流）

T 2=7μs （第二段的维持时间），I 1=-3.2A （第二段的起始电流），I rp 1=-5A （第二段的脉动电流）

T =17μs （总周期）

考虑到在高频情况下，纹波电流波形存在毛刺，因此取有效值电流为5A 。在此频率下ESR 为20.220.1531.2

=Ω，其中1.2为频率系数，可以查电容手册得到。 两种频率下的纹波电流总共产生的损耗为：226.0680.2250.15311.925W ⨯+⨯=

根据损耗相等原则将两种频率下的纹波电流值折合成120Hz 时

的电流值7.36A =。 注：理论上计算纹波电流有效值的方法(如上所示)比较繁琐，在工程上可以通过示波器直接读出该波形的有效值，该值与理论计算出来的值相差不多。在本例中示波器读出的纹波电流有效值为6.27A 。