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反激式開(kāi)關(guān)電源輸出整流濾波電路工作狀態(tài)分析

反激式開(kāi)關(guān)電源輸出整流濾波電路原理上是簡(jiǎn)單的。但是，由于反激式開(kāi)關(guān)電源的能量傳遞必須通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，變壓器的初次級(jí)兩側(cè)的開(kāi)關(guān)（MOSFET或整流二極管）均工作在電流斷續(xù)狀態(tài)。在相同輸出功率條件下，反激式開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)流過(guò)的電流峰值和有效值大于正激式、橋式、推挽式開(kāi)關(guān)電源。3、耦合電容連接于信號(hào)源和信號(hào)處理電路或兩級(jí)放大器之間,用以隔斷直流電,讓交流電或脈動(dòng)信號(hào)通過(guò),使相信的放大器直流工作點(diǎn)互不影響。為了獲得更低的輸出電壓尖峰，通常的反激式開(kāi)關(guān)電源工作在電感電流（變壓器儲(chǔ)能）斷續(xù)狀態(tài)，這就進(jìn)一步增加了開(kāi)關(guān)元件的電流額定。

開(kāi)關(guān)電源的電路拓?fù)鋵?duì)輸出整流濾波電容器影響也是非常大的，由于反激式開(kāi)關(guān)電源的輸出電流斷續(xù)性，其交流分量需要由輸出整流濾波電容器吸收，當(dāng)電感電流斷續(xù)時(shí)輸出整流濾波電容器的需要吸收的紋波電流相對(duì)大。

電容器的紋波電流額定值

紋波電流的額定值在定義上很復(fù)雜，而且不同廠家都有不同的考慮。但是其基本的定義原理大致相同，只不過(guò)根據(jù)廠家生產(chǎn)條件、技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝的不同，在各廠家給出的數(shù)據(jù)手冊(cè)中對(duì)紋波電流額定值都有所保留，也就是說(shuō)要達(dá)到其能夠承受的紋波電流大值還有一定的閾度。這不僅提高了電容器工作的可靠性，而且也是處于企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的考慮。充電時(shí)，電容器在兩個(gè)電極之間釋放電壓，導(dǎo)致電荷相反的離子附著到電極表面，即使電壓作用消失。下面詳細(xì)介紹紋波電流額定值定義上的共性，目的是為了通過(guò)對(duì)其額定值制定過(guò)程的了解，找出提高紋波電流承受能力的可能性，提高電容器的利用率。

就一般情況而言，電解電容器工作在環(huán)境溫度為80℃時(shí)，一般能達(dá)到10000h壽命的要求。

另一方面，電解電容器的壽命還與電容器長(zhǎng)時(shí)間工作的交流電流與額定脈沖電流（一般是指在85℃的環(huán)境溫度下測(cè)試值，但是有一些耐高溫的電解電容器是在125℃時(shí)測(cè)試的數(shù)據(jù)）的比值有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，這個(gè)比值越大，電解電容器的壽命越短，當(dāng)流過(guò)電解電容器的電流為額定電流的3.8倍時(shí)，電解電容器一般都已經(jīng)損壞。為便于修理時(shí)選用，下表列出電容器的容量與壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)輸出功率的選配，供參考。

高頻低阻抗化

對(duì)于中小輸出功率開(kāi)關(guān)電源的工作頻率除少數(shù)因價(jià)格限制而仍采用20~40kHz外，大多數(shù)均在50kHz以上；正極為粘有氧化膜的金屬基板，負(fù)極通過(guò)金屬極板與電解質(zhì)（固體和非固體）相連接。DC/DC電源模塊大多在300kHz以上；大功率開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率受主開(kāi)關(guān)（一般采用IGBT）的開(kāi)關(guān)速度限制而一般在20~40kHz。

盡管開(kāi)關(guān)頻率有所不同，但是開(kāi)關(guān)電源的輸出整流濾波電容器的作用基本相同，主要是通過(guò)利用濾波電容器吸收開(kāi)關(guān)頻率及其高次諧波頻率的電流分量而濾除其紋波電壓分量。

在開(kāi)關(guān)電源輸出端用的濾波電容，與工頻電路中選用的濾波電容并不一樣，在工頻電路中用作濾波的普通電解電容器，其上的脈動(dòng)電壓頻率僅有100Hz，充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)，為獲得較小的脈動(dòng)系數(shù)，需要的電容量高達(dá)數(shù)十萬(wàn)微法，因而一般低頻用普通鋁電解電容器制造目標(biāo)是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。但Dichtel指出，該新型材料可以經(jīng)受成千上萬(wàn)次的充放電循環(huán)，且沒(méi)有任何退化的跡象。

在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中作為輸出濾波用的電解電容器，由于大多數(shù)的開(kāi)關(guān)電源工作在方波或矩形波的狀態(tài)，含有及其豐富的高次諧波電壓與電流，其上鋸齒波電壓的頻率高達(dá)數(shù)十千赫，甚至數(shù)十兆赫，它的要求和低頻應(yīng)用時(shí)不同，電容量并不是主要指標(biāo)，衡量它好壞的則是它的阻抗頻率特性，如圖3所示。CDE鋁電解電容器負(fù)載壽命使用說(shuō)明書(shū)中指出，電容器工作在最1大允許內(nèi)部核心溫度時(shí)的壽命一般為1000到15,000小時(shí)，也是6周到1。