你注意电源中输入电容的RMS纹波电流应力了吗？

好多网友对这样一个问题有些迷茫，就是， 关于易电源模块的前级和后级使用电解电容的问题，为什么和我们习惯设计不一样？当只给你一个有极性的电解电容时，到底是输入级放置，还是输出级放？

我们习惯于输入级和输出级都少不了放电解电容的设计，如果前级或者后级没有电解，好像就不合适，，总觉得易电源就是化繁为简，减小了电源模块的体积了，我们没有仔细想过，为什么易电源在微小的体积内，做到低EMI，低输出纹波，优异的散热性能和高效率？大企业的工程师是怎么考虑的，这个是个问题。

对于我们使用者来说，可以暂且可以不去管它，，但好像就应该这样子。其实不然，估计答对的人可能也是蒙，这就是我们易电源本身设计不是很了解，或者不是我们自己认识不到位吧，而是我们没有认真计算或者思维惯性，下面我介绍一篇文章，大家可以看看，或许对大家有所认识。

电源中常常被忽略的一种应力是输入电容RMS电流。若不正确理解它，过电流会使电容过热和过早失效。在降压转换器中，使用下列近似式，根据输出电流 (Io) 和占空比 (D) 可以很轻松地计算出RMS电流：

图1给出了该表达式的曲线图；它是一个圆形，其中，50%占空比时达到最大值0.5，并在0%和100%占空比时有2个零交叉。该曲线在50%占空比附近对称。在20%和80%之间，RMS电流和输出电流之间的比大于80%。使用这一范围的占空比，您可以将RMS电流粗略估计为1/2最大输出电流。在这一范围之外，您需要进行相应的计算。

图1 在1/ 输出电流处出现降压输入电容RMS电流峰值

在过去几年中，陶瓷电容器的容积效率和成本两方面都取得了巨大的进步。陶瓷电容器现在成为绕过电源功率级的首选。但是，它们的低ESR在电源中会产生许多困扰，例如：EMI滤波器振荡和意外电压浪涌（参见《电源设计小贴士20》）。并联电解电容常常用于抑制这些高Q电路。这些情况下，您应该注意电解质中的纹波电流，因为大量的电源纹波电流会最终进入电解电容。图2显示了一个带输入电容的100 kHz转换开关例子，其输入电容由一个同电解电容器并联的10 uF陶瓷电容组成，而该电解电容器包含0.15欧姆的等效串联电阻 (ESR)。假设电解电容器的电容比陶瓷电容器的大，在这种情况下，约70%的RMS电流出现在了电解质中。

要减少该RMS电流，您可以增加陶瓷电容、工作频率或者 等效串联电阻（ESR）。通过电容电流的傅里叶级数可以绘制出这一曲线，从而计算每个谐波（多达10）的电解电容器电流，并重新组合谐波来计算电解电容器的总RMS电流。请注意，陶瓷电容的电流与ESR的电流在相位上相差1/4周期，因此必须将它们看作是矢量。如果您不想在这些计算方面花费时间，那么您可以通过一个电流源和三个无源组件轻松地对该电路进行仿真。

图 2 使用不同电容类型时请注意电解电容电流

总之，要注意输入电容中的RMS电流，因为过电流应力会降低电容的可靠性。组合电容类型时更需特别注意，因为陶瓷电容通常会允许足够高的纹波电压在并联电解电容中形成过电流状态。这一问题的解决方法是增加如下一项或多项：工作频率、陶瓷电容数量、电解电容ESR或其RMS额定电流。

 

 

 

审核编辑：刘清