一、首先说一下电解电容ESR:
1、定义:电解电容等效串联电阻。
2、测量方法:用电桥在100KHz下测出的R值就是此电容的ESR(测量前可以点吧测试夹具短路校正一下),如下图:

3、ESR大小因素:
a:电解电容的ESR通常最大,钽电容次之,陶瓷电容最佳,用在开关电源输出滤波的应该采用低ESR的电解电容(在维修中,如果用普通电解电容替换低ESR的电解电容,开关电源b:可能短时间能工作,但是寿命肯定不长)。
c:同样容量同样耐压的电解电容,体积大的往往ESR小。
d:同样容量不同耐压的电解电容,耐压高度往往ESR小。
e:同样耐压同样容量的电容,105度比85度的ESR要小。
二、电解电容纹波电流:
1、定义:通常是指加在电解电容上的电压(直流偏压)中的交流成分引起的电流,若加在电解电容上的电压没有直流偏压,则纹波电流就等于流过电容的交流电压。数值上等于通过电容本身的交流电流的有效值(即示波器上读取的均方根值)。额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的数值。
2、公式:电解电容器中的纹波电流I和其两端的纹波电压V及容量C,其上的电量Q有下面的关系:
∵ C=Q/V=( dQ/dt)/(dV/dt) dQ/dt=I
∴ I= C*(dV/dt)
3、影响:电解寿命主要受温度影响,温度主要由Irip2*esR产生。
4、评价方法:
两种方法,一种是测量电容的温升,另外一种是测量纹波电流本身纹波电压等于纹波电流与ESR的乘积。当纹波电流增大的时候,即使在 ESR 保持不变的情况下,纹波电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。
5、测量方法:
因为电容上的交流纹波电流一般有几十千Hz(与开关频率相同), 而普通数字电流表的响应频率小于500Hz,所以用“示波器+电流钳”进行测量,如下图:

6、电容最大承受的纹波电流:
公式是: 电容Ripple current*频率系数*温度系数=X
X是你的电容的能承受的最大的Ripple current,实测的的电容在路电流的rms值没有超过X值就可以安全工作。
举例1:
在路电流有效值:200mA;工作频率:42KHZ;工作温度:54C,在DATABOOK中查到温度系数:2.1(>65C),频率系数40K时为1.5,则:X=67mA*2.1*1.5=211mA,应力:200/211=100%
举例2:
如台湾LTEC的 YZR1AM332G30OD10*L30-F5规格的电容,假定用在输出滤波!Thermal测出表面温度是:70C,开关频率为75KHz ,从DATABOOK查出最大Ripple current:2.51A
在70C是对应的温度系数是:2.12,在10~100KHz中查出的频率系数是1.0 在路实测的纹波电流I(RMS):1.98A ,则:
此电容最大能承受的纹波电流:Ripple Current Irms(Rated Max.)= Ripple Current * Temp. Factor * Freq. Factor =2.51*2.12*1.0=5.3212
应力为:STRESS=1.98/5.3212=37.2%
6.1、频率系数:
如果是整流器后面的滤波电容就应该查(105C 120Hz)对应的值.因为此处的电压频率是输入50Hz或者60Hz频率的2倍(整流后将正弦波的下半轴翻上来了的脉动直流).
如果电容在其他的地方(如:输出滤波电容器)就都要以电源的开关频率来查参数,选150C 10KHz~100KHz或以上的频率对应的值.
6.2、纹波电流应力(Stress analysis):
STRESS% =在路的实际测出的纹波电流/用公式计算出来的X值
6.3、电容本体温度测试:
测试时要注意:要把电容的绝缘皮割开一个小口露出铝壳,然后用那种比较薄的安规胶布紧挨铝壳贴住,再在这个薄胶布上某一点做温度的Sense point!这样测的的温度才是真正的电容本体的温度!开口不可太大大概在3~4个MM见方就好了。
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