大容量陶瓷电容器在高频整流滤波中的应用

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1、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辽宁工业大学1辽宁石化职业技术学院2cyz_cbl@126.com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较高的ESR，当纹波电流流过这个ESR时将产生比较大的纹波电压，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ESRTheapplicationofHighCapa

2、cityCeramiccapacitortosmoothing/filteringinhighfrequencyChenYongzhen1WangLili2LiaoNingUniversityofTechnology1LiaoningPetro-ChemicalVocationalTechnologyCollege2cyz_cbl@126.comAbstract：Inthispaper,theauthordescribesthedisadvantagesofElectrolyticcapacitortofilteringandrectifyinginh

3、ighfrequency,themostimportantproblemisthehigherESRofElectrolyticcapacitor,therippleCurrentviathroughtheESRwillgeneratethehigherrippleVoltage,theeffectofrectifyingbecomesbad;analysestheeffectofElectrolyticcapacitorinhighfrequencyisnotwellwhenElectrolyticcapacitorandsmallCapacityC

4、eramiccapacitorparallelconnection,introducestheimprovementsoffilteringandrectifyinginhighfrequencybylowerESRofCeramiccapacitor.Intheend,anapplicationexampleisputforward.Keywords：CeramiccapacitorripplecurrentESR1．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。例如在工频整流滤波的应用中，铝电解电容器应该是不可替代的，特别是10

5、0V以上的工频整流滤波时。在这种工作状态下需要的是大电容量以尽可能减小工频容抗，以便更好的将工频纹波和由此产生的高次谐波滤除。不仅如此，在工频整流滤波的电容器还起到储能作用，因为在电容输入式滤波时，整流器在每半个电源周期仅导通2~3mS，其余7~8mS负载需要的电能又滤波电容器提供，低压整流往往需要数千甚至数十万μF，220V或380V电源直接整流的高压整流也需要数百甚至数千μF，这也是需要大电容量电容器的原因，这时铝电解电容器的作用将是不可替代的。随着陶瓷电容器技术的不断革新，大容量、小体积的陶瓷贴片电容器的问世，电解电容器的地位在不断地经受挑战。在

6、高频整流滤波领域，陶瓷电容器将逐渐替代各类电解电容器。其最主要原因是陶瓷电容器在性能上已经全面超过各类电解电容器，在性能价格比上已经开始超过铝电解电容器在高频整流滤波应用时，电解电容器最大的问题就是等效串联电阻（ESR）比较高，导致高频整流滤波效果不佳。如100kHz或100kHz以上的开关功率变换时的高频整流滤波时，电容器的容抗就已经很小了。如100μF的电容量在100kHz时的容抗为15.9mΩ，而普通的铝电解电容器100μF/25V的ESR约1~2Ω；低ESR的100μF/25V铝电解电容器的最低的ESR约400mΩ、1000μF的低ESR铝电解

7、电容器的ESR为70mΩ；100μF的标准钽电解电容器的最低的ESR约250mΩ，即使是超低ESR钽电解电容器的最低的ESR也约为0.06Ω；铝聚合物电解电容器的最低的ESR也至少在20mΩ以上上述各种电解电容器的ESR都比15.9mΩ高。在这种状态下，对于电解电容器来说，在这样高的频率下与其说是电容器不如说更像一个电阻。为了改善滤波电路的高频特性。通常将一个100μF的铝电解电容器于一个1μF的陶瓷电容器并联的阻抗特性如图1。左图为常温下的特性曲线，由图为-25℃时特性曲线。图中的粗实线为连个电容器并联后的阻抗频率特性曲线，图中左边的细线为陶瓷电容器

8、的阻抗频率特性曲线，右边的细线为电解电容器的阻抗频率特性曲线。从图中可以看到电容量大的电解电容