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紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?

發(fā)布時間:2019-04-04 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】紋波電流或電壓是指的電流中的高次諧波成分,會帶來電流或電壓幅值的變化,可能導(dǎo)致?lián)舸?,由于是交流成分,會在電容上發(fā)生耗散,如果電流的紋波成分過大,超過了電容的最大容許紋波電流,會導(dǎo)致電容燒毀。本文主要介紹的是關(guān)于紋波電流以及鋁電解電容紋波電流計算方法,并詳細(xì)對鋁電解電容進(jìn)行了全面的闡述。
 
紋波電流
 
紋波電流或電壓是指的電流中的高次諧波成分,會帶來電流或電壓幅值的變化,可能導(dǎo)致?lián)舸?由于是交流成分,會在電容上發(fā)生耗散,如果電流的紋波成分過大,超過了電容的最大容許紋波電流,會導(dǎo)致電容燒毀。
 
額定紋波電流( IRAC )
 
額定紋波電流 IRAC 又稱為最大允許紋波電流。其定義為:在最高工作溫度條件下電容器最大所能承受的交流紋波電流有效值。并且指定的紋波為標(biāo)準(zhǔn)頻率(一般為 100Hz--120Hz )的正弦波。
 
基本含義
 
紋波電流在這里指的是流經(jīng)電容器的交流電流的 RMS 值,其在電壓上的表現(xiàn)為脈動或紋波電壓。電容器最大允許紋波電流受環(huán)境溫度、電容器表面溫度(及散熱面積)、損耗角度(或 ESR )以及交流頻率參數(shù)的限制。溫度是電解電容器件壽命的決定性因素,因此由紋波產(chǎn)生的熱損耗將成為電容壽命的一個關(guān)鍵參考因數(shù)。
 
在一些資料中將此二者稱做“漣波電流”和“漣波電壓”,其實就是 ripple current,ripple voltage。 含義即為電容器所能耐受紋波電流/電壓值。 它們和ESR 之間的關(guān)系密切,可以用下面的式子表示:
 
Urms = Irms × R
 
式中,Urms 表示紋波電壓
 
Irms 表示紋波電流
 
R 表示電容的 ESR
 
由上可見,當(dāng)紋波電流增大的時候,即使在 ESR 保持不變的情況下,漣波電壓也會成倍提高。換言之,當(dāng)紋波電壓增大時,紋波電流也隨之增大,這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流后,由于電容內(nèi)部的等效串連電阻(ESR)引起發(fā)熱,從而影響到電容器的使用壽命。一般的,紋波電流與頻率成正比,因此低頻時紋波電流也比較低。
 
鋁電解電容紋波電流計算方法
 
鋁電解電容的在實際應(yīng)用中的一個重要參數(shù)是紋波電流,此電流關(guān)系到電解電容的帶載溫升,在電容壽命計算時候,在不測量電解電容中心點(diǎn)溫度的情況下,可以通過此紋波電流來估計電容的設(shè)計壽命,鋁電解電容常被用在整流模塊后以平穩(wěn)電壓。
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
控制某一紋波電壓所需的電容容值為: 
 
負(fù)載功率(單位 W )
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
注意:這是應(yīng)用所需要的最小電容容值。此外,電容容值有誤差,在工作壽命期內(nèi),容值會逐步降低,隨著溫度降低,容值也會降低。 
 
必須知道主線及負(fù)載側(cè)的紋波電流數(shù)據(jù)??梢允紫扔嬎愠鲭娙莸某潆姇r間。 
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
fmain是電網(wǎng)電流的頻率。
 
電容的放電時間則為:
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
充電電流的峰值為
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
dU是紋波電壓( Umax – Umin )
 
則充電電流有效值:
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
接下來計算放電電流峰值和有效值。
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
最后計算得出:整流模塊后紋波電流:
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
鋁電解電容紋波電流測試方法
 
說明:一次側(cè)Bulk Cap.紋波電流通常由基本頻率(低頻率)和高頻(開關(guān)頻率)電流構(gòu)成,因此在計算時,要通過合成公式,利用頻率系數(shù)計算出其在指定頻率下的合成有效值。(如圖1所示)
 
R/C(Ripple Current) = Lowf(Low Freq.Current) 
 
一次側(cè)Bulk Cap.是指:一次側(cè)主電解電容;Lowf是指:低頻紋波電流有效值
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
2、二次側(cè)Filter Cap.紋波電流 
 
說明:二次側(cè)Filer Cap.紋波電流通常由高頻電流構(gòu)成。
 
R/C(Ripple Current) = Hif(High Freq. Current)
 
二次側(cè)Filter Cap.是指二次側(cè)濾波電解電容。
 
3.溫度
 
Temperature Meas. = Cap. Case 實測值.---------此處指電容殼溫
 
鋁電解電容紋波電流判定方法
 
1、R/C Stress與Cap. R/C Spec.(電容紋波規(guī)格值) 比對,計算降額比例;
 
2、依零件降額使用標(biāo)準(zhǔn)判定,R/C Stress是否符合設(shè)計及應(yīng)用的要求。
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
此電解電容規(guī)格值 : Ripple Current紋波電流=0.67Arms(120Hz/Max Temp.(105℃)
 
紋波電流到底為何物?鋁電解電容的紋波電流如何計算?
 
結(jié)語
 
關(guān)于鋁波電流以及鋁電解電容紋波電流相關(guān)介紹就到這了,希望本文能對你有所幫助。
 
 
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