搜搜考试网制作稳压源时,电解电容的大小该如何选择?是如何计算的
来源：学生作业帮 编辑：搜搜考试网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/06/04 13:58:33
制作稳压源时,电解电容的大小该如何选择?是如何计算的
对于稳定电源的设计来说,电容是电路稳定的必要元件,被用来滤波,储存能量,频响/相位补偿,功率因数补偿等等.一般地,主要考虑的就是频率特性,也就是与频率相对应的等效串联阻抗（ESR）；其次是耐纹波电流大小；再次是必要的电容容量范围.这三者之间其实也是互有关联的.另外温度特性也很重要.（在制作电源用到的电源芯片的数据手册上,都有电容如何选择的说明,需要仔细阅读.）
当选择电容时,考虑成本的话,首要选择的就是铝电解电容,因为它容量较大,成本低廉,也比较安全,缺点是体积较大（当然体积大也有体积大的好处,散热好）,ESR也比较高,高频效应较差,低温性能很差（例如-20摄氏度以下的应用,不要考虑铝液态电解电容,推荐用钽/铌电容或者固态铝电解电容）.
一般地,在数十到数百微法区间应用的电解电容的ESR是数十欧姆到零点几欧姆的数量级,相应的频率范围是几兆赫兹以下,其耐纹波电流约数十~数百毫安.对于低阻抗电解电容,其ESR则能减少一个数量级,即几十毫欧到几欧.
应按照纹波电压的要求来选取电容,例如要求纹波电压为100mV,则电容的纹流与ESR之乘积为0.1V（即：Ur = Ir x ESR,其中Ur为纹波电压,Ir为纹波电流）,如果电容的ESR为0.5欧,则其耐纹流应至少为0.2A,而这两个数值所对应的电解电容都有哪些呢?一般就是100-1000微法,即可满足要求（可参看电解电容厂家提供的数据手册）.至于耐压值,在满足>额定电压*1.5的基础上,是越高越好了.比如输出12V,那么额定电压必须在18V以上,则20V和25V档的电容可选.
要保证高频特性好,电解电容能力不足,必须加其他电容来弥补,例如陶瓷电容,一般选择0.01-0.1微法的容量,需要注意的是陶瓷电容再大的话,其ESR很低,只有几毫欧-几十毫欧,ESR过小可能会引起输出纹波电压的振荡,也就是说单个电解电容的ESR也不能过低,一般在50毫欧-2欧之间就可以了,如果实在要求极低的纹波电压,可以多个电解并联.
对于要保证输出“硬”特性的电流,如果电压转换部分不够“硬”的话,单靠大容量电解电容来弥补电压跌落是不现实的.
总的来说,容量增大,ESR降低,耐纹波电流增大,体积增大,频率特性降低,ESL（等效串联电感）增大,这是电解电容的特点,所以并不是容量越大越好,要根据纹压和电解电容手册来选择合适的大小.
此解答只是从大体原则上给出了电解电容的大体选取范围,没有具体的量化显式的计算公式,因此仅供参考,真实的数据还要靠实践来获取,只有自己真正动手实践了,经验才是自己的.需要认真记录实验数据,查阅相关文档,动脑动手计算后,再写下心得笔记备案,知识才真正属于自己.
祝：试验成功,DIY愉快!
当选择电容时,考虑成本的话,首要选择的就是铝电解电容,因为它容量较大,成本低廉,也比较安全,缺点是体积较大（当然体积大也有体积大的好处,散热好）,ESR也比较高,高频效应较差,低温性能很差（例如-20摄氏度以下的应用,不要考虑铝液态电解电容,推荐用钽/铌电容或者固态铝电解电容）.
一般地,在数十到数百微法区间应用的电解电容的ESR是数十欧姆到零点几欧姆的数量级,相应的频率范围是几兆赫兹以下,其耐纹波电流约数十~数百毫安.对于低阻抗电解电容,其ESR则能减少一个数量级,即几十毫欧到几欧.
应按照纹波电压的要求来选取电容,例如要求纹波电压为100mV,则电容的纹流与ESR之乘积为0.1V（即：Ur = Ir x ESR,其中Ur为纹波电压,Ir为纹波电流）,如果电容的ESR为0.5欧,则其耐纹流应至少为0.2A,而这两个数值所对应的电解电容都有哪些呢?一般就是100-1000微法,即可满足要求（可参看电解电容厂家提供的数据手册）.至于耐压值,在满足>额定电压*1.5的基础上,是越高越好了.比如输出12V,那么额定电压必须在18V以上,则20V和25V档的电容可选.
要保证高频特性好,电解电容能力不足,必须加其他电容来弥补,例如陶瓷电容,一般选择0.01-0.1微法的容量,需要注意的是陶瓷电容再大的话,其ESR很低,只有几毫欧-几十毫欧,ESR过小可能会引起输出纹波电压的振荡,也就是说单个电解电容的ESR也不能过低,一般在50毫欧-2欧之间就可以了,如果实在要求极低的纹波电压,可以多个电解并联.
对于要保证输出“硬”特性的电流,如果电压转换部分不够“硬”的话,单靠大容量电解电容来弥补电压跌落是不现实的.
总的来说,容量增大,ESR降低,耐纹波电流增大,体积增大,频率特性降低,ESL（等效串联电感）增大,这是电解电容的特点,所以并不是容量越大越好,要根据纹压和电解电容手册来选择合适的大小.
此解答只是从大体原则上给出了电解电容的大体选取范围,没有具体的量化显式的计算公式,因此仅供参考,真实的数据还要靠实践来获取,只有自己真正动手实践了,经验才是自己的.需要认真记录实验数据,查阅相关文档,动脑动手计算后,再写下心得笔记备案,知识才真正属于自己.
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