开关电源一次滤波大电解电容设计

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开关电源EMC滤波电路的设计

开关电源EMC滤波电路的设计为了满足电子设备对于电磁干扰的要求，开关电源需要通过EMC（电磁兼容性）滤波电路来减少电磁干扰的发生。

EMC滤波电路的设计是确保开关电源在正常工作时，尽量减少电磁干扰的传播。

EMC滤波电路通常可分为输入滤波和输出滤波两部分。

输入滤波主要用于抑制开关电源输入端的电磁干扰，输出滤波则用于抑制开关电源输出端的电磁干扰。

以下是一个1200字以上的关于开关电源EMC滤波电路设计的详细讨论。

首先，输入滤波电路的设计。

输入滤波电路的目的是通过使用不同类型的滤波器来抑制开关电源输入端的电磁干扰。

常见的输入滤波器包括：L型滤波器、π型滤波器和T型滤波器。

L型滤波器由一个电感和一个电容组成，电感用于抑制高频噪声，电容则用于抑制低频噪声。

设计L型滤波器时，需要根据开关电源的输入功率和频率要求选择电感和电容的数值。

通常情况下，电感的数值应根据输入电流的大小选择，而电容的数值应根据电源的额定电压选择。

π型滤波器是一种更复杂的输入滤波器，由两个电感和两个电容组成。

它的设计目的是在更广泛的频率范围内提供更好的噪声抑制。

π型滤波器与L型滤波器相似，但是通过在输入和输出之间添加一个额外的电感和电容，它可以更有效地抑制高频和低频噪声。

T型滤波器是一种用于高频噪声抑制的输入滤波器，通常用于开关电源中。

它由一个电感和两个电容组成。

T型滤波器与L型滤波器和π型滤波器相比，可以提供更高的噪声抑制。

接下来，是输出滤波电路的设计。

输出滤波电路的目的是降低开关电源输出端的电磁干扰。

常见的输出滤波器包括：LC型滤波器和RC型滤波器。

LC型滤波器由一个电感和一个电容组成。

它的设计目的是通过电感提供频率选择性的电流平滑，从而减少输出端的电磁干扰。

RC型滤波器由一个电阻和一个电容组成。

它主要用于抑制输出端的高频噪声。

在设计EMC滤波电路时，需要考虑开关电源的输入功率、频率和输出功率等参数。

此外，还需要注意滤波器元件的选取和放置，以确保它们能有效地减少电磁干扰的传播。

开关电容滤波器的设计

开关电容低通滤波器的设计原理分析为了滤除信号中掺杂的高频噪声，设计一种六阶级联式开关电容低通滤波器，以数据采样技术代替传统有源RC滤波器中的大电阻，有利于电路的大规模集成。

滤波器由双二阶子电路级联而成，电路中的电容值利用动态定标技术计算确定。

用Hspice进行仿真验证，结果表明：开关电容低通滤波器能较好地时信号进行整形，其频率特性符合设计指标。

滤波技术是信号分析和处理中的重要分支，它的作用是从接收到的信号中提取有用的信息，抑制或消除无用的或有害的干扰信号，有助于提高信号完整度和系统稳定性。

滤波器正是采用滤波技术的具有一定传输选择性的信号处理装置。

随着现代集成电路技术和MOS工艺的飞速发展，模拟集成滤波器的实现已经成为现代工业的一个重大课题，也是当今国际上的前沿课题。

传统的连续时间模拟滤波器采用有源RC结构，能够应用到较高的频率，但是电路中多采用大电容和大电阻，在集成电路制造时会占用大量的芯片面积。

在现代集成电路工艺中，很难得到精确的电阻值和电容值，而且电阻值随温度变化很大，精度只能达到30%。

1972年，美国科学家Fried发表了用开关和电容模拟电阻R的论文，由此开关电容技术成为模拟集成滤波器设计中常用的方法。

开关电容滤波器是由运算放大器、电容器和MOS开关组成的有源开关电容网络，以数据采样技术代替大电阻，减小了芯片的面积和功耗，且电路的极点和时间常数由电容的比值确定，可实现高精度的模拟集成滤波器。

本文设计一种开关电容低通滤波器，用于滤除有用信号中掺杂的高频噪声。

1 开关电容技术的原理图1中的开关电容等效电阻电路由两个独立的电压源V1、V2，两个受控开关S1、S2和电容C组成。

开关S1和S2受两相不交叠的时钟φ1和φ2控制，时钟频率均为fs。

在时钟φ1和φ2的控制下，两个开关周而复始地闭合与断开。

φ1闭合时，C充电到V1，φ2闭合时，C放电到V2，传输的总电荷为C(V1-V2)，流向V2的平均电流为：I=Qfs=C(V1-V2)*fs (1)根据欧姆定律，可知此开关电容电路的等效电阻(如图1(b)所示)为：Req=1/Cfs (2)利用开关电容等效电阻电路的最大优点是节省了硅片面积。

电源滤波器电路设计

电源滤波器电路设计
电源滤波器电路设计的目的是通过滤除电源线上的噪声和波动，提供稳定、纯净的电源供电。

下面是一种常见的电源滤波器电路设计：
1. 输入滤波：在电源输入端接入一个电容器和一个磁珠（也称作磁环）。

电容器用于滤除高频噪声，磁珠则用于滤除电源线上的高频干扰信号。

2. LC滤波器：接下来是一个电感-电容（LC）滤波器。

该滤
波器由一个电感线圈和一个电容器组成，用于滤除更高频的噪声和波动。

电感线圈会将高频信号短路至地，电容器则用于消除电源线上的高频干扰。

3. 电源肖特基二极管：在输出端接入一个肖特基二极管，用于滤除电源线上的低频干扰。

肖特基二极管具有高反向电压极限和低正向电压降，能够有效地将低频噪声短路至地。

4. 输出电容器：在电源输出端接入一个大容量电容器，用于平滑电源输出，降低电压波动和提供稳定的电源供电。

以上是一个基本的电源滤波器电路设计，具体的电路参数和元件数值可以根据实际需求和应用场景进行调整。

在实际设计中，还需要考虑功耗、成本、尺寸等因素，并结合实际测试和仿真结果进行优化。

开关电源中滤波电容的选择方式

开关电源中滤波电容的选择方式、计算公式和注意事项
滤波电容在开关电源中非常重要，但是如何选择和使用滤波电容，特别是输出滤波电容的选择和使用特别关键。

开关电源中滤波电容的选择：
1. 一般情况下，滤波电容耐压越高越安全，但是意味着体积也就越大，同体积的话，耐压越高容量就越小。

所以，考虑实际情况发热话，滤波电容的耐压一般选取大于工作电压1.5倍左右就行。

2. 滤波电容的容量根据电源输出的电流大小，选择相应容量的电容。

理论上也是容量越大越好，但是实际上也不是这么回事(物极必反吧)。

a、电容容量越大，体积也就越大，开机冲击电流和冲击电压会很大，电源的待机功耗也就增加，
3. 开关电源波形更尖锐，对电容的容量要求要大些。

4. 滤波电容的通用选取原则是:C≥2.5T/R，其中: C为滤波电容,单位为UF; T为频率, 单位为Hz，R为负载电阻,单位为Ω；(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)
5. 现在有很多计算人员的做法是将一大一小两个电容并联，小电容滤高频波，大电容滤低配，大小电容一般要求相差两个数量级以上，这样的话可以获得更大的滤波效果。

6. 滤波电源一般为电解电容，比如说铝电解电容和钽电解电容，要求高的可选择钽电解电容。

反激式开关电源滤波电容器设计方案实例与分析

反激式开关电源滤波电容器设计实例与分析
某反激式开关电源的技术参数为：电路图拓扑：反激式；输入电压：85Vac~264Vac工作频率：65kHz ；输出：12V/5A；纹波电压：50mV；CLC滤波。

1、第一级滤波电容器的选择
对于输出电流5A对应的峰值电流为20A、有效值电流为14.14A，其中大部分流入滤波电容器。

按最高温度的纹波电流2倍选用电容器，滤波电容器的纹波电流之和至少要7A。

25V/1000μF低ESR铝电解电容器的额定纹波电流约为1A，需要7只并联。

如果非要5只并联甚至4只并联，也是可以运行的，但是不具有长期可靠性。

25℃温度下，25V/1000μF低ESR铝电解电容器的ESR约为0.09Ω。

7只并联对应的ESR为129mΩ、5只并联为180mΩ、4只并联为225mΩ。

由电流变化在ESR上产生的峰值电压分别为2.59V、3.60V、4.50V。

除此之外，滤波电容器的ESL还会在整流二极管开通时由于电流的跃变而产生感生电势，这个感生电势同样会加到滤波电容器上，因此，滤波电容器上的峰值电压将不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V。

其电压波形如图所示。

图第一级滤波电容器的电压波形
很显然，2.59V、3.60V、4.50V是不能满足设计要求的，需要在第一级滤波电容器后面加上一级LC低通滤波器。

2、第二极LC低通滤波器的设计与参数选择
第二级需要考虑的是如何将不能满足要求纹波电压经过LC滤波使其满足要求。

通常滤波电感可以选择30~100μH，输出滤波电容器不仅要考虑输出纹波电压是否可以满足要求，还要考虑抑制负载电流的变化，在这里可以选择330~1000μF/25V。

开关电源EMC滤波电路的设计

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吾将上下而求索
回路电流产生传导干扰
➢ 我们可以把每个回路都看成是一个感应线圈，当某个回路中有电流流过时，另外一个回路中就会产生感应电动势，从而产生干扰。减少干扰的最有效方法就是尽量减少每个回路的有效面积，和降低干扰脉冲电压或电流的变化率（dv/dt或 di/dt）；但降低电压或电流的变化率会增加开关管的功率损耗。图中i3、i4的电流回路是最大的干扰源，排板时应该尽量减小i3、i4的电流回路的面积。
式中：e1、 Φ1、S1、B1分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度
； e2、 Φ2、S2、B2分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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EMC滤波电路设计
大地当电源插头拔出时，C1 、C2存储的电荷可通过 R1放电，要求1秒钟内电压低于24V。
开关电源EMC滤波电路的设计
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月13日星期一
EMI、EMC与安全均需权威部门进行认证 !!!
世界各国的安全认证标志
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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什么是EMI和EMC
➢ EMI是电磁干扰（Electromagnetic Interference）的缩写。 EMI是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。
➢ EMC标准包括EMI（电磁干扰）及EMS（Electromagnetic Susceptibility 电磁耐受性）两个部份，所谓EMI电磁干扰，是指机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS，是指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索

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)。

小型开关电源滤波电路设计方案

小型开关电源滤波电路设计在今天的方案分享中，本文将会继续就这一小型开关电源的滤波电路设计情况进行总结和简析，下面就让我们一起来看看吧。

低通滤波回路设计在本方案中，本文所设计的这一功率为30W的小型开关电源的低通滤波回路设计，如下图图1所示。

低通滤波回路在这一开关电源系统中能够有效防止输入电源窜入噪声干扰，同时还要抑制浪涌电压、尖峰电压的进入，还可以阻止、限制开关电源所产生的噪声，高频电磁干扰信号通过输人电线反馈进入电网。

因为不同波段的电磁波所产生的感抗是不一样的，因此设计电路所选用的电容和电感也就不同。

按照计算公式的要求来看，电路的电抗是阻抗、感抗和容抗的矢量和，即：而如果要想使设计的低通滤波回路的电磁干扰不大于8dB/txV，那么就必须选用合适的电感、电容，以最大限度地提高电路抗干扰的能力。

图1 低通滤波回路整流滤波回路设计在本方案中，我们所设计的这一输出功率为30W的小型开关电源，其内部的整流滤波回路设计如下图图2所示。

在开关电源的整流滤波回路设计过程中，相信很多工程师都非常清楚的一点是，输入电容是由输出保持时间以及直流输入电压要求的纹波大小决定，且流经电容的纹波在电容允许值范围内。

由于滤波电容大多采用电解铝作为电解质，故纹波电流对电容寿命有很大影响。

在本方案中，我们所设计的这一小功率开关电源的整流桥，是由4只二极管组成的，每只二极管串联起来完成电压半周整流。

因此，在实际测试中这一整流滤波回路中的每只二极管中流过的电流只有整个电流平均值的一半，每个二极管所承受电压是最大反向电压的一半，输入回路的峰值为0.5A，输入回路的最大输入峰值直流电压为750V。

图2 整流滤波回路吸收回路设计图3 吸收回路在方案中，这一小功率的开关电源吸收回路系统设计如上图图3所示。

可以看到，图3所给出的这一吸收回路是利用电阻、电容和阻塞二极管组成的钳位电路，能够有效地保护开关功率管不受损坏。

当开关功率管导通时变压器的磁通量增大，这时便将电能积蓄起来。

反激式开关电源滤波电容器设计方案实例与分析

反激式开关电源滤波电容器设计实例与分析
某反激式开关电源的技术参数为：电路图拓扑：反激式；输入电压：85Vac~264Vac工作频率：65kHz ;输出：12V/5A;纹波电压：50mV CLC 滤波。

1、第一级滤波电容器的选择
对于输出电流5A对应的峰值电流为20A有效值电流为14.14A，其中大部分流入滤波电容器。

按最高温度的纹波电流2倍选用电容器，滤波电容器的纹波电流之和至少要7A。

25V/1000 低ESR铝电解电容器的额定纹波电流约为1A需要
7只并联。

如果非要5只并联甚至4只并联，也是可以运行的，但是不具有长期可靠性。

25C温度下，25V/1000 H 低ESF铝电解电容器的ESF约为0.09 Q。

7只并联对应的ESF为129m^、5只并联为180m^、4只并联为225m^。

由电流变化在ESR上产生的峰值电压分别为2.59V、3.60V、4.50V。

其电压波形如图所示
图第一级滤波电容器的电压波形
很显然，2.59V、3.60V、4.50V是不能满足设计要求的，需要在第
一级滤波电容器后面加上一级LC低通滤波器。

2、第二极LC低通滤波器的设计与参数选择
第二级需要考虑的是如何将不能满足要求纹波电压经过LC滤波使其满足要求。

通常滤波电感可以选择30~100卩H,输出滤波电容器不仅要考虑输出纹波电压是否可以满足要求，还要考虑抑制负载电流的变化，在这里可以选择330~1000卩F/25V。

浅谈电源滤波用电解电容

浅谈电源滤波用电解电容电源滤波在电子设备中扮演着重要的角色，而电解电容则是电源滤波中常用的元件之一。

本文将就电源滤波用电解电容进行探讨，从基本概念、作用原理、选型准则等方面展开讨论。

一、电源滤波用电解电容的基本概念电源滤波用电解电容是指将电解电容连接到电源输出端，用以滤除电源输入中的高频噪声和纹波，提供稳定的直流电压给后续电路使用。

电解电容通过其特殊的构造实现电源滤波效果，能够有效地阻隔高频干扰信号，使得电路工作更加稳定可靠。

二、电源滤波用电解电容的作用原理电源输出中的高频噪声和纹波主要来自于电源本身的不稳定性和外部的干扰信号。

电解电容作为电源输出端的滤波元件，能够通过其电容器的特性阻隔高频信号的传输，使得只有直流分量能够通过。

具体来说，电解电容可以将高频噪声和纹波捕获，并通过电容器内部的电化学活性物质的吸收和释放来将其能量转化为热能。

这样一来，电源输出端的电压就能够得到有效的滤波，减小了噪声和纹波对后续电路的干扰。

三、电源滤波用电解电容的选型准则选用适合的电解电容对电源滤波效果的好坏有着重要的影响。

下面介绍一些选型准则供参考。

1.额定电压（Vr）：电解电容的额定电压应大于电源输出端的最大工作电压，以防止超压损坏。

2.容量（C）：电解电容的容量决定了其对纹波和高频噪声的滤波效果。

容量越大，滤波效果越好，但也会增加成本和体积。

根据实际需求选择适当容量的电解电容。

3.漏泄电流（Ir）：电解电容的漏泄电流越小，说明其绝缘性能越好，对电源滤波的影响越小。

4.等效串联电阻（Esr）：电解电容的等效串联电阻决定了其在高频下的损耗和失真情况。

选用电阻较小的电解电容，能够减小能量损耗，提高滤波效果。

5.寿命和温度特性：根据设备要求选择符合使用寿命要求和温度特性良好的电解电容。

四、电源滤波用电解电容的应用案例电源滤波用电解电容广泛应用于各种电子设备中，如电脑、手机、家用电器等。

以电脑为例，电源滤波用电解电容在电源模块中起到降噪和保护电路的作用，确保计算机系统正常运行。

大功率开关滤波器组件的设计

大功率开关滤波器组件的设计在电力系统中，各种电力设备（如变频器、整流装置等）会引入电力网中的谐波干扰，这些谐波干扰会影响电力系统的稳定运行以及对其他设备的干扰。

因此，为了确保电力系统的正常运行，需要引入滤波器装置对谐波进行抑制。

大功率开关滤波器组件是滤波器装置的一种，它包括一个滤波器电抗器和一个大功率开关。

滤波器电抗器通过滤波器电容器和电抗线圈的组合来实现对谐波的抑制，而大功率开关则通过开关装置来实现对电力系统中的谐波进行控制。

这种组合既能满足高功率电力系统的需求，又能保证电力系统的稳定运行。

在设计大功率开关滤波器组件时，需要考虑以下几个方面：1.频率范围：不同的电力设备会引入不同频率的谐波干扰，因此需要确定大功率开关滤波器组件所需抑制的谐波频率范围。

2.抑制效果：根据电力系统的需求，需要确定大功率开关滤波器组件对谐波的抑制效果。

通常要求滤波器组件在特定频率范围内的谐波抑制效果不低于一定的衰减值。

3.功率要求：根据实际应用需求，需要确定大功率开关滤波器组件的额定功率。

这个功率要求将决定滤波器电抗器和大功率开关的额定参数。

4.散热设计：大功率开关滤波器组件的工作会产生一定的热量，因此需要合理设计散热系统，确保组件的稳定运行。

5.电气安全：大功率开关滤波器组件需要通过严格的电气安全测试，以确保其满足相关的安全标准和规范。

在设计大功率开关滤波器组件时，需要考虑以上因素，并综合考虑电力系统的实际需求进行设计和优化。

通过合理的设计，可以实现对电力系统中的谐波进行有效抑制，提高电力系统的稳定性和可靠性。

同时，还可以降低电力设备对电力网的干扰，确保电力系统正常运行，提高电力质量。

开关电源滤波电容计算

开关电源滤波电容的计算涉及到多个因素，包括输入和输出电压、开关频率、预期的纹波电流等。

在计算过程中，还需要考虑电容的等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）。

首先，可以根据所需的纹波电流和电压来确定电容的容量。

电容容量（C）可以用以下公式表示：
C = (I_p-p / V_p) x (T / f)
其中，I_p-p是纹波电流峰峰值，V_p是纹波电压峰峰值，T是周期，f是频率。

其次，要选择适当的电容类型和规格，以确保其在开关电源的工作频率下具有较低的ESR和ESL。

在确定了电容容量后，可以根据所需的滤波效果和电源的稳定性来进一步调整电容的规格和类型。

最后，还需要考虑电容的耐压值。

在选择电容时，应确保其额定电压大于或等于实际工作电压的峰值。

需要注意的是，开关电源滤波电容的计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。

在实际应用中，建议咨询专业工程师或技术人员以获得准确的计算方法和合适的电容选择。

电源滤波电容的大小

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。

采用电容滤波设计需要考虑参数：
ESR ESL 耐压值谐振频率
补充一点：
电源的纹波要求，这个值越小，容量就越大，纹波还要考虑整流电路的形式：半波还是全波。

但是实际设计中，按照目前的电解电容的尺寸和成本等实际情况，完全可以取大些。

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应用

常规电解电容器存在的问题
低铝电解电容器的提出：常规铝电解电容器的太高，以1000μ16V铝电解电容器为例，其大约为0.25Ω，在50时的容抗为 3.18mΩ，远低于值，从滤除交流成分角度考虑，电解电容器已经成为“电阻”，决定滤波效果将不再是电容量而是！
针对上面问题，低铝电解电容器和钽电解电容器问世。
到滤波电容器上，因此，滤波电容器上的峰值电压将不只是上述的2.59V、3.60V、 4.50V。
电压波形如图
第二极低通滤波器的设计与参数选择
第二级需要考虑的是如何将不能满足要求纹波电压经过滤波使其满足要求。通常滤波电感可以选择30~100μH，输出滤波电容器不仅要考虑输出纹波电压是否可以满足要求，还要考虑抑制负载电流的变化，在这里可以选择1000μ25V 。
应用铝电解电容器必须考虑的问题
铝电解电容器的失效
一、铝电解电容器失效的最主要原因
电解液干涸！
1、电解液干涸的原因
电解液自然挥发电解液的消耗
电解液自然挥发
电解液的挥发速度随温度的升高电解液的挥发速度与电容器的密封质量有关，无论在高温还是在低温条件下都要有良好的密封性
电解液的消耗
漏电流所引起的电化学效应消耗电解液铝电解电容器的寿命随漏电流增加而减少漏电流随温度的升高而增加： 25℃时漏电流仅仅是85℃时漏电流的不到十分之一漏电流随施加电压升高而增加：耐压为 400V的铝电解电容器在额定电压下的漏电流大约是90%额定电压下的漏电流的5倍。
五、铝电解电容器的失效
铝电解电容器的时效可分为正常失效和早期失效。正规铝电解电容器厂商出品的铝电解电容器可以不考虑早期失效，在正常应用条件下，一般可以全寿命使用。如果用户使用不当还是会出现早期失效的问题。随着用户对铝电解电容器性能指标越来越高的追求越来越高，新型铝电解电容器的早期失效问题开始显现出来。

重点谈谈开关电源对电解电容器性能的六大要求

谈谈开关电源对电解电容器性能的六大要求我们都知道，电解电容器是开关电源中一次和二次回路滤波电路中最重要的器件之一。

通常，电解电容器的等效电路可以认为是理想电容器与寄生电感、等效串联电阻的串联，如图1所示。

图1 电解电容器的等效电路众所周知，开关电源是当今信息家电设备的主要电源，为电子设备小型轻便化作出不可磨灭的贡献。

开关电源不断的小型化、轻量化和高效率，在电子设备中使用量越来越大，普及率越来越高。

相应的就要求电解电容器小型大容量化，耐纹波电流，高频低阻抗化，高温度长寿命化和更适应高密度组装。

大容积、小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。

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。

开关电源一次滤波大电解电容

開關電源一次濾波大電解電容開關電源決定一次側濾波電容，主要影響電源的性能參數為輸出低頻交流紋波與保持時間.濾波電容越大，電容器上的Vin(min)越高，可以輸出較大功率的電源，但相對價格也提高了。

輸入電解電容計算方法(舉例說明)：1.因輸出電壓12V 輸出電流2A, 故輸出功率：Pout=V o*Io=12.0V*2A=24W 。

2.設定變壓器的轉換效率約為80%，則輸出功率為24W 的電源其輸入功率：Pin=Pout/效率=W W 30%8024=. 3.因輸入最小交流電壓為90V AC ，則其直流輸出電壓為： Vin=90*2=127Vdc 故負載直流電流為：I=Vin Pin =A VacW 236.012730= (若電源的等級要求較高時, 可考慮如下參數進行推算; 因輸入最小交流電壓為90V AC ，則其最低輸出直流電壓為： Vin(min)=90*2-30(直流紋波電壓)=97Vdc ，故最大負載直流電流為：I MAX =(min)Vin Pin =A VacW 309.09730=) 4.設計允許30V PP 的直流紋波電壓V ∆，並且電容要維持電壓的時間為半週期t （即半週期的工頻率交流電壓在約是8ms ，T=f 1=601=0.0167S=16.7 ms ）則：C=uF V t I 9.623010*8*236.0*3==∆- 62uH 在常用電容47-82uH 之間，因考慮成本問題。

故實際選擇電容量47uF.5.因最大輸入交流電壓為264Vac ，則最高直流電壓為:V=264*2=373VDC.實際選用通用型耐壓400Vdc的電解電容,此電壓等級,電容有95%的裕度.6.電容器的承受的紋波電流值決定電容器的溫升,進而決定電容器的壽命.(電容器的最大紋波電流值與其體積,材質有關.體積越大散熱越好耐受紋波電流值越高)故在選用電容器要考慮實際紋波電流值＜電容器的最大紋波電流值.7.開關源元器件溫升一般較高,通常選用105℃電容器,在特殊情況無法克服溫升時可選用125℃電容器.故選用47uF,400v, 105℃電解電容器可以滿足要求(在實際使用時還考慮安裝機構尺寸,體種大小,散熱環境好壞等)。