作为开关电源的输出整流滤波电容器,卧式电解电容往往是首要的选择,铝电解电容器的电容量wq可以满足要求,而ESR则相对比较高。可以通过多只并联的方法降低ESR。也可以选择更大的电容量来降低ESR
ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数,很多电容供应商都强调“LOW ESR”这一性能特征,也就是ESR值很小的意思。那么,我们如何正确理解LOW ESR的实际意义呢?由于现在电子技术的发展,供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势,例如FPGA、DSP、RAM系列的供电电压都是很低,有的电路电 压小于2V,相比以前动辄3、4V的电压要低得多。但是,另一方面这些芯片由于晶体管和频率爆增,需求的功耗却是有增无减,因此按P=UI的公式来计算, 这些设备对电流的要求就越来越高了。
比如在电脑主板上,例如两颗功耗同样是70W的CPU,前者电压是3.3V,后者电压是 1.8V。那么,前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A左右。而后者的电流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A,达到了 前者的近一倍。在通过电容的电流越来越高的情况下,假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围,那么就会产生比以往更高的涟波电压(理想的输出直流电压 应该是一条水平线,而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷)。
此外,即使是相同的涟波电压,对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更 大。例如对于3.3V的MCU而言,0.2V涟波电压所占比例较小,还不足以形成致命的影响,但是对用于1.8V供电的FPGA、DSP而言,同样是 0.2V的涟波电压,其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。
那么ESR值与涟波电压的关系何在呢?我们可以用以下公式表示:
V=R(ESR)×I
这个公式中的V就表示涟波电压,而R表示电容的ESR,I表示电流。可以看到,当电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高,采用更低ESR值的电容是势在必行。这就是为什么如今的板卡等硬件设备上所用的电容,越来越强调低ESR的原因。
定制选购铝电解电容容量和耐压尤为重要
19铝电解电容本体上标有的容量和耐压,这两个参数是很重要,是选用电容最基本的内容。
大容量铝电解电容
在实际电容选型中,对电流变化节奏快的地方要用容量较大的电容,但并非容量越大越好,首先,容量增大,成本和体积可能会上升,另外,电容越大充电电流就越大,充电时间也会越长。这些都是实际应用选型中要虑的。
额定工作电压:在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它能承受的zui大直流电压。在交流电路中,要注意所加的交流电压zui大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3v、10v、16v、25v、50v、63v、100v、250v、400v、500v、630v。电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。
在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。另外还要注意的一个问题是工作电压裕量的问题,一般来说要在15%以上。
让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。虽然说, 48v的工作电压使用50v的铝电解电容短时间不会出现问题,但使用久了,寿命就有可能降低。
现在有不少人把无电解电容恒流驱动源说成是去电源化,这是十分错误的。因为无电解电容恒流驱动源只不过是在恒流驱动源里拿掉了电解电容而已,其他的很多元器件都在,怎么就变成了去电源了呢?去电解电容不等于去电源!
无电解电容电源的最早创始人是美国硅谷的ExClara公司,他们开发的芯片是EXC100。这种系统是把整流桥后面的电解电容去掉,使得其输出电压保持为半个正弦波的样子,后面接的全部串联的LED串分为几个小串,然后在半个正弦波期间按照电压的变化依次点亮这些小串,第yi串最早导通,导通的时间最长,但导通的电流zui小;第二串稍晚导通,导通时间其次,电流也稍大。第三串最晚导通,导通时间最短,电流也zui大。这种无电解电容系统后来发展了很多版本,基本原理都是一样,只是分的段数有所不同,。国内还有分成23段的。不管怎样,它们都有同样的缺点和问题。
a) 每串都不是全时间点亮,所以其LED的利用效率低。
b) 各串的电流各不相同,有的低于其额定值,有的高于额定值,所以低于额定值的没有充分发挥LED的作用,而高于额定值的就有过负荷的危险,寿命明显低于正常驱动。
c) 前两项加在一起,使得其总的发光效率降低,经过测试大约低15%左右。
d) zui大的缺点是电流形状也是半个正弦波,所以其发光有100Hz的闪烁(在美国为120Hz),这种闪烁对于人眼和人脑都有损害,根据医学研究结果认为要更高的频率才没有影响,所以美国能源之星明确规定,LED光源的闪烁频率必须高于150Hz,这也就意味着这种产品根本就无法通过美国能源之星,只好拿到中国和第三世界来用。
e) 而且波形图可以看到还有一段时间是wq不亮的,如果用数码相机或是手机照相的时候就会产生明显的斑马条纹。