开关电源初级滤波大电解电容的计算
开关电源的初级滤波电容,主要影响电源的输出低频交流纹波与保持时间。滤波电容越大,电容器上的最小输入电压Vin_min越高,就可以输出较大的功率的电源。输入电解电容的计算方法,以下为举例说明。
条件:假设全电压输入,输出要求为12V,2A_
输出功率:Pout = 12V * 2A=24W
输入功率:假设转效率为80%,则输出功率为24W,则 Pin=Pout/80%=30W
输入最小直流电压计算,按最小输入交流电压为90Vzc,则最小输入直流电压为: Vin=90Vzc*1.414=127Vdc
负载直流电流为: I=Pin/Vin=30W/127Vdc=0.236A
电流等级要求高时,可考虑以下参数推算负载直流电流,Vin_min=90*1.414-30(直流纹波电压)=97Vdc,这里的最大负载直流电流为:Imax=Pin/Vin_min=30W/97Vdc=0.309A
设计允许30V的直流纹波电压deltaV=30V,
设计电容要维持电压的时间为半周期t,开关频率按60KHz,则一个周期T=1/65KHz=15.38ms,则半周期为t=8ms
计算电容值 C=I*t/deltV=0.236 * 8/30/1000=62.9uF,如果把Imax代入,则C=82.4uF
62uH在常用电容47-82uH之间,因考虑成本问题。 故实际选择电容量47uF.
因最大输入交流电压为264Vac,则最高直流电压为Vdc_max=264*1.414=373Vdc,所以选择耐压400Vdc的电解电容,此登记的电容有95%的裕量.
开关源元器件温升一般较高,通常选用105℃电容器,在特殊情况无法克服温升时可选用125℃电容器,故选用47uF,400v, 105℃电解电容器可以满足要求(在实际使用时还考虑装机构尺寸,体积大小散热环境好坏等)
电容器的承受的纹波电流值决定电容器的温升,进而决定电容器的寿命.(电容器的最大纹波电流值与其体积,材质有关.体积越大散热越好耐受纹波电流值越高)故在选用电容器要考虑实际纹波电流值<电容器的最大纹波电流值