一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗。ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感是一对重要参数─这就是容抗的基础。一个等效串联电阻(ESR)很小的电容相对较大容量的外部电容能很好地吸收快速转换时的峰值(纹波)电流。用 ESR 大的电容并联更具成本效益。然而,这需要在 PCB 面积、器件数目与成本之间寻求折衷。
在特定的频率下,阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗。它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关,且与 ESR 也有关系。电容的容抗在低频率范围内随着频率的增加逐步减小,频率继续增加达到中频范围时电抗降至ESR的值。当频率达到高频范围时感抗变为主导,所以阻抗是随着频率的增加而增加。
开关电源中的输出滤波电解电容器,其锯齿波电压频率高达数十kHz,甚至是数十MHz,这时电容量并不是其主要指标,衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗-频率”特性,要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗,同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。
铝电解电容额定电压的选型要点:
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。
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考虑的。
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,它能承受的大的直流电压。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、200V、250V、400V、450V、475V、500V、600V、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,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。
钽电解电容:
优点---ESR值很低、滤高频改波性能极好,寿命长、耐高温、精度高、机械强度高、体积小
缺点---容量较小(适合SMT类PCB板使用)、额定耐压值低(标准品的zui高额定耐压值为63V)、抗浪涌能力差(实际使用中,电压要降额50%)、价格比铝电解贵、近期供货不稳定。
铝电解电容:
优点---价格便宜(亲民啊!)、额定耐压值高(单只zui高可做到450V)、抗浪涌能力强(可承受1.3倍额定电压60S,很适合做滤波)
缺点---存储寿命短(电解液挥发后漏电流增大、ESR值增高,寿命多为2-3年)、使用寿命不同,价格也不同(标准品为2000小时,寿命越长,价格越高)、受温度影响很大(工作中,温度每身高10度,寿命减半)