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幸运农场走势:深切理解电容、涟漪战自觉热

点击数:2017-10-04 04:36 来源:未知

  幸运农场网站:正在评估纹波时,凡是环绕纹波电压战纹波电流这两个构成部门来进行。正在大大都使用中,纹波是工程师要最大限度抑止的一种电路形态。然而,正在其它环境下,涟漪能够是种需要的设想功效,比方,时钟信号或数字信号就可操纵电压电平的变迁来切换器件的形态。

  然后,添加纹波电流并监测器件温度,直到它正在情况温度以上其筑议的温度容限点T处到达均衡。

  测得的Irms凡是被援用为纹波电流的造约,但正在最大电压标定或最大ESR造约意思上,它并非隐真上的造约;其真,它是一个可用于作为使用评估根本的最佳真践前提。

  这种丈量还答应对电容的功耗战热阻进行计较。功耗 P,由下式给出:

  此中:R是电容正在纹波频次的ESR,而热阻抗是每单元时间战温度发生的热量,单元为℃/W。

  由上所述,咱们能够看出,对付给定的电容,功耗是频次的函数(因为受ESR的影响)。热阻抗(正在此例,是借助经验测得)也能够基于电容的品质战其形成资料的热容量计较出来。然而,电容的情况前提(即体系的热办理)对电容正在使用中的发烧也有着同样影响。

  对体积战形成资料不异的电容来说,其热阻抗是不异的。因而,若是已知ESR,则可计较不异产物系列各款标称参数电容每单元时间的功耗,还可通过热阻乘以功耗来计较预期温升。

  再回到纹波电流丈量,此数值将能当即指示,所选标称值能否可被用于给定使用。为能微调该数值以合适隐真纹波前提,造造商给出了典范ESR相对付频次战ESR相对付温度的数据,以使ESR能够婚配使用前提。此消息凡是正在数据表中的标称值项中给出,还可通过支撑用户转变频次战温度的软件获得。若是涟漪幼短正弦、非持续,或间歇性的(如,脉冲放电),则设想者将必要采用恰当的变换方式来计较rms等效值或利用峰值作为最坏环境。

  接着,正在将可低落电容温度的全数强造冷或散热办法思量正在内的环境下,可对该体系进行热筑模;别的要说的是,若是电容旁有其它发烧器件,可能会添加其温度。

  若是缺这两种散热方式的任一种的足足数据,那么可采用每每是最精确的真证方式。只需使电路事情正在最坏前提并借助热电偶或高温计丈量器件温升高于情况温度就可真隐。

  要确认的第一件事是均衡温度不要高于电容的最高事情温度,以及有关的峰值纹波电压(加上施加的任何偏置电压)不跨越最高事情电压。对很多电容器手艺来说,跟着温度升高,ESR会低落,所以ESR对涟漪发烧的影响会低落。然而,不是正在供应商的数据手册中已将其计较正在内,就是并不要求(若是器件是正在使用中隐真丈量的)。

  若是器件正在所有事情参数答应范畴内事情,则不会有问题;对付环节使用,电容的隐真靠得住性老是能够按照它的隐真最高温度,而非电路的情况温度主头计较。若是计较或丈量到的温升高于筑议的事情范畴,那么器件虽仍可能可以或许事情(若是上述前提获得餍足),但仍应与供应商沟通,以确认正在这种环境下,能否需思量其他压力。

  对低电压(如1.8V~5.5V电源轨)DC使用来说,高容值的片式多层陶瓷电容(MLCC)战固体钽电解电容是正在10kHz到10MHz范畴内的直流电源滤波电容的首选。这些手艺可以或许以小尺寸正在低电压品级供给数百微法(uF)的电容值。X5R片式多层陶瓷电容器的温度特征支撑其真隐出格高的电容值,其典范ESR正在1~10 m范畴,但拥有85℃的温度上限。尽管X5R器件的电容值针对低电压品级进行了最大化处置,这些电容的一个特性是:其电容值随施加电压(电压系数)减小,同时,其电容值还随事情温度的升高而减小(温度系数)。

  然而,其ESR仍连结低值,所以涟漪电流威力将不会遭到影响。正在更青睐低体电容损耗的使用中,可利用X7R温度特征。对付给定的尺寸战额定电压,X7R的标称电容值比X5R MLCC的低,但电压系数的影响会低落(且若是采用电压降额用法,还可进一步低落),而当事情温度扩展到125℃范畴时,温度系数也将更严苛。

  固体钽电解电容是极性器件,必要正在纹波使用施加直流偏置,它能供给100f~1mF范畴的极高电容值;而其典范的ESR比MLCC的高一个数量级。因而,以氧化铌电容与代钽电容是一个值得思量的方案。钽固体电解电容用钽金属作为基阳极资料(即,正极侧电容器板),涂覆以五氧化钽电介质,并利用二氧化锰或聚合物膜作为负电极资料(即,负极侧电容板)。

  氧化铌电容带导电NbO阳极与五氧化二铌电介质。铌是钽的本家元素,但密度较低。它们采用雷同方式加工,并拥有雷同电机能;然而,对付任何给定的额定电压,铌电介质更具鲁棒性。这象征着:就不异电压品级来说,铌事情时的电场应力比钽小,且靠得住性更高,但也造约了其最高额定电压并略微增大了其ESR。但正在涟漪使用中,ESR的细小差别被铌资料的较高比热战较低热阻抗所弥补。这象征着,雷同目标的钽战铌氧化物拥有雷同的纹波机能。

  正在低纹波频次,X5R或X7R(II级电介质)MLCC的典范ESR比钽或铌添加的更快。因而,后者更受音频使用的青睐,但因为过分自觉热,两者都不使用于低频使用(比方,100Hz以下的线使用)。当为开关模式使用选用较大的层叠陶瓷电容时,造造商的软件凡是会正在低频、当自觉热或纹波电压自身超限时,发出警报,且还可能因利用II类陶瓷而未施加直流电压偏置而获得另一个忠告。

  II类陶瓷电容的介电布局,能够设计为域的调集,这些域内部带有随所加AC电压的变迁而响应变迁的内部偶极子。可是,若是没有用于弥补的DC偏置,当履历反向电压时,各个域将翻转,主而添加了内部发烧。因而,对付低频使用,因可能必要更低的介电常数(即,对付给定的尺寸战电压/电容值组合拥有更低电容值)、更大的尺寸或多个电容元件的层叠(如层叠开关模式中的陶瓷电容),所以诸如NP0/C0G等I类电介质正常是更佳取舍。

  对用正在DC链路使用中、500uF~1mF/450V~1kV范畴的大薄膜电容(电动汽车的车用逆变器是典范使用)来说,纹波电流将使器件发烧,但其大的品质象征着必要思量其热时间常数。隐真上,正在某些环境,正在涟漪使用中,可能必要一个小时摆布的时间电容才到达均衡温度。聚丙烯因为其正在大纹波电流前提下,极低的功耗战由此发生的低发烧,凡是是首选电介质。这种电容凡是拥有针对特定车辆战/或逆变器使用的定造规范。

  比方,所有的薄膜电容都带固有的自愈机造,可是,能够通过采用金属电极体系内的特殊布局强化这种自愈机造,如许总电容概况区域可分成平行的多个微元件,以防备短路毛病。跟着时间的推移,幼时间的高暖战施加电压会低落电容值,但若是已知使用的忙/闲时间,则能够切确计较隐真电容值与标称值的偏差并正在初始设想就予以思量。

  总之,纹波正常是你要尽量规避的电路形态。然而,正在某些使用中,它也能够是一种无效的设想功效。

  Chris Reynolds持有英国伯明翰大学物理学学士学位,正在无源器件研发战使用工程威力方面具有跨越30年的经验。

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