电源模块外围电容如何选型？

BillScot2

随着科技时代的发展，模块电源越来越受市场青睐，在使用模块电源的时候，应该如何提高模块电源的稳定性和可靠性呢？下面通过几个方向，介绍如何选取外接输入、输出电容，来提高模块电源的使用寿命和整个供电系统的稳定性、可靠性。

. [* Z$ u& {! B/ l9 }
2 R% D  N3 Q& k: u/ X% l3 I在模块电源的实际应用中，外接输入、输出电容的选取往往会从几个方面入手：

　　1.电容额定耐压值;
8 O* H$ t& a  c) k3 Q$ [
; B* `) S- R0 F6 w6 [5 K1 {% i　　2.电容的容值;
! E( M' F2 i7 h# I" i$ Q5 o: n& m; m
　　3.电容的使用寿命。

. x! c2 n  j, ]: t　　下面介绍1、2点是如何去选取输入、输出电容的。
. f/ x& T& d3 Q; h
　　一、从电容的额定耐压值去选取
9 n" F3 e$ g5 T: a! v
6 x2 u  B- L. t3 z! c% F　　1.AC-DC整流滤波电容耐压值选取：在AC-DC整流滤波电路中，根据公式
7 I; {3 H0 L- w: X2 g& L

我们能计算出整流后的理论直流电压的大小。

" I* U' z$ B% x4 s3 @　　例如：在输入90-265Vac的整流电路中，通过公式计算可以得出整流后的电压范围在127-375Vdc。根据经验我们一般会选取耐压值在1.1-1.3倍理论计算电压值的电容，考虑成本因素有些设计者也会考虑1.0倍理论计算电压值的电容。

　　2.在DC-DC电源应用中，外接输入电容的耐压值我们一般会选用1.3-1.4倍耐压。
- [1 Q- w7 ?; v9 P2 W2 a
　　例如：输入电压为48V那我们选用的滤波电容耐压值就为63V。原因是DC-DC的电源启动电流大，容易导致二次冲击电压过高，从而损坏器件。

; U- H1 g5 h2 L3 U  a2 d; [! U　　二、从输入电容的容值选取

- \; J3 P$ a  |+ f: E$ k) |) i　　在许多文献中，对于滤波电容 C的选取，多使用经验公式：
2 O5 U1 ]/ t2 J) X/ q

1 y* X( F! i% x) T( p5 s

并认为滤波电容 C越大越好;在一些滤波电路的维修中，技术人员经常用比原电路容量大的电容来代替已坏掉的电容。如图 1所示的简单整流滤波电路。

7 [$ H5 W" I  X& O2 T! q

从理论上讲，增大电路中的滤波电容 C容量的确可以使输出电压的波形变得更为平滑、起伏更小，但在电路接通瞬间，电路中所产生的冲击电流因素却不能被忽略;在一些滤波电路的维修中对滤波电容的替换也存在冲击电流的问题，在不更换其他元件的前提下，单纯提高滤波电容的容量会使整个电路的实际使用寿命大大缩短，甚至烧毁整个电路。况且，单纯地提高滤波电容的容量对改善输出电压的作用也是有限的。做一个简单实验外接不同输入电容的大小启动时的电流曲线，如下图(4)所示为输入外接电容大小与启动电流的关系曲线。

) ]3 v0 r$ T3 t

% T6 u1 f0 c5 h- l; {5 x; ]

由此曲线可以看出外接输入电容越大，启动电流就越大，伴随的对电路中冲击电流也越大。对整个电路的威胁也就越来越大。

/ ^, k6 e  Y* t8 o/ \" ]

" O8 d% r: B( p

　图(5)-图(8)为外接电容大小不同的启动电流波形。外接电容在一定情况下，启动电流达到最低值，对整个电路的输入，输出环境有很大的改善。当外接电容超过这个范围就会导致启动电流增大，对其他器件的威胁也就随之增大，导致出现不同程度的器件损坏。

. u5 b" t- h* b- i* z3 r

& `+ z1 s' L& @" O: M. C　三、输出电容的选取

　　输出电容的选取，一般考虑的因素是电源的输出纹波噪声和电源的负载能力(容性负载)。在成本允许的情况下，很多人都会认为
0 `$ a5 G9 p/ H9 c- u/ p% ]
　　外接输出滤波电容是越大，可以减小纹波噪声干扰，对系统供电更为稳，这是一种错误的观念。
! D8 I2 ~6 O, H
# a# F' J7 M$ I# w9 ]　　输出滤波的电容的选取，不单单是考虑纹波噪声因数，还要考虑模块电源的启动能力和承受输入冲击电流的能力。如下图所示：是致远模块输出25w的一款产品，在输出外接大小容值不同情况下的输入电流波形和输出纹波噪声图。
. m6 t  @! T% ^) [4 Y

从图上数据可以看出，外接输出电容容值在一定大小的时候对纹波噪声起到减小作用，但随着外接电容的不断增大纹波噪声会处于一个平衡值。反观输入电流波形，在输出电容增大情况下启动时，输入电流维持在大电流时间会越长。假如使用的模块抗输入冲击电流小，这样就可能导致模块在一定时间下受冲击电流过大而损坏。所以外接输出电容也不是越大越好，这要根据模块的启动能力和承受电流冲击能力来选定的。

( K6 W3 I' P$ s3 ]; ^' b3 b

: v; O* V0 F6 W/ Z+ O) j( Z" S8 t

　　在模块电源的使用过程中合理外接输入、输出电容是对模块模块电容的一种保护，同时也大大提高了电源的使用寿命，减小了因电源输入、输出不稳定而带给整个工作系统存在的不必要隐患。

7 x- S7 `% S$ k0 B. G' @; r4 V+ [0 s

Racheler

增大电路中的滤波电容 C容量的确可以使输出电压的波形变得更为平滑、起伏更小