電容紋波電流

2021-02-24 電源研發精英圈

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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,可能導致擊穿,由於是交流成分,會在電容上發生耗散,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。並且指定的紋波為標準頻率（一般為 100Hz--120Hz ）的正弦波。

紋波電流在這裡指的是流經電容器的交流電流的 RMS 值，其在電壓上的表現為脈動或紋波電壓。電容器最大允許紋波電流受環境溫度、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，因此由紋波產生的熱損耗將成為電容壽命的一個關鍵參考因數。  

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 之間的關係密切，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。疊加入紋波電流後，由於電容內部的等效串連電阻（ESR）引起發熱，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。

電解電容的損耗因子（其與 ESR 有關）隨所施加電壓的頻率不同而不同。故電容的紋波承受度不簡單是一個固定量，跟其紋波頻率還成正相關關係。規格書目中提供的某一數值往往指的是 100 或 120 Hz 的頻率，或是一些特定的頻率條件下。對於其它頻率情況規格書通常會提供一個轉換因數。

額定紋波電流是在最高工作溫度條件下定義的數值。而實際應用中電容的紋波承受度還跟其使用環境溫度及電容自身溫度等級有關。規格書目通常會提供一個在特定溫度條件下各溫度等級電容所能夠承受的最大紋波電流。甚至提供一個詳細圖表以幫助使用者迅速查找到在一定環境溫度條件下要達到某期望使用壽命所允許的電容紋波量。

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  • 不要再把電源濾波電容加倍了,後果很嚴重!
    濾波電容的容量過大，則充電電流（紋波電流）也會越大，過大的紋波電流對電路系統是一個致命的傷害。如果說上面兩點不成為你使用更大容量的濾波電容的理由（比如，你說你有錢任性，我就想做最好的產品感恩社會，報效祖國，花多點錢不在乎），但在紋波電流的限制下，你想使用容量過大的電容都不行（濾波電容會說：你要做好產品我不管，但你要把我弄得太大，搞不好把電路損壞了，這鍋我不背）。
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    可以說，幾乎所有的元器件都會發熱，當然電容也不例外，但是為什麼會發熱的呢？電容是一種儲能元件，具有儲存電荷能力的一種元器件，它的基本結構是由兩塊導電板以及導電板中間有不同介質組成，電容的工作過程可以理解為是充放電的過程，因此，對於理想的電容它是不消耗能量的。
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    5、紋波電流和紋波電壓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 之間的關係密切，可以用下面的式子表示：Urms = Irms × R式中，Vrms 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。
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    可以說，幾乎所有的元器件都會發熱，當然電容也不例外，但是為什麼會發熱的呢？電容是一種儲能元件，具有儲存電荷能力的一種元器件，它的基本結構是由兩塊導電板以及導電板中間有不同介質組成，電容的工作過程可以理解為是充放電的過程，因此，對於理想的電容它是不消耗能量的。
  • 鋁電解電容 詳細參數及選購技巧
    在實際電容選型中，對電流變化節奏快的地方要用容量較大的電容，但並非容量越大越好，首先，容量增大，成本和體積可能會上升，另外，電容越大充電電流就越大，充電時間也會越長。這些都是實際應用選型中要考慮的。額定工作電壓：在規定的工作溫度範圍內，電容長期可靠地工作，它能承受的最大直流電壓。在交流電路中，要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。
  • 關於鋁電解電容的選擇方法和要點
    鋁電解電容選型要點：容量，耐壓，溫度範圍，元件封裝形式與尺寸、紋波電流、紋波電壓、漏電流、ESR、散逸因數、阻抗/頻率特性、電容壽命、實際需要、性能和成本等綜合考量，電子元件技術網通過調查工程師在鋁電解選型和應用中碰到的問題提出，要關注耐壓、容量、溫度和尺寸幾個參數，也要注意鋁電解電容對整個電路的穩定性問題。
  • 輸入側與輸出側電解電容的計算方法
    輸入側的電解電容計算： 　　我們一般按照在最低輸入電壓下，最大輸出的情況下，要求電解電容上的紋波電壓低於多少個百分點來計算。 　　假如在最低輸入電壓下，電源的輸入功率為Pin，最低輸入交流電壓有效值為Vinacmin，那麼我們一般認為此時整流後的直流電壓為Vinmin=1.2×Vinacmin，由於在交流兩次充電周期間，對後面變換器的供電都是由電容儲能來保證的，那麼電壓跌落是可以計算出來的：C×ΔV=I×Δt，ΔV是電壓紋波，一般取Vinmin的10%～20%，I是電容對後面電路的放電電流=Pin/Vinmin
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