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三种提高电容器耐纹波电流能力的方法

铝电解电容器纹波电流额定值与最大允许温升、等效串联电阻和热阻有关。其中,最大允许温升与电容器的可靠性直接相关,不同厂家因为设计和制作工艺不同,对各自型号的电容最大允许温升都有自己的规定。

但由于EIA标准的限制,各厂家对最大允许温升的限制不会有太大的突破,用户也不会冒着降低电容可靠性的风险而换取增加最大允许温升。同一型号、同一设计的电容器确定后其ESR的变化规律也基本确定,无法通过对ESR的控制提高纹波电流能力;因此,如果想增加纹波电流额定值,提高电容的耐纹波电流能力就需要另寻它法。

热阻这个因素就可以通过电路上的精心设计而降低,这样电容器的纹波电流承受能力就会相应提高。通常电容器内部核心到外部环境(空气)的热阻主要由内部核心到铝壳的热阻和铝壳到外部环境的热阻组成。前者的热阻一般比较固定,如果制造电容器所用的材料确定了,这部分热阻就确定了。后者的热阻与电容器外壳本身的设计、安装方式和外电路的设计等因素有关,这部分热阻也就是我们可以用来扩展纹波电流承受能力的关键。

下面给大家介绍几种常用减小热阻的方式:

1)通过电路板直接散热。这种方式适用于螺栓式等大引出端子的电容器。应用中与电容器连接的电路板的覆铜面积应有一定的宽度和厚度,电容器纹波电流产生的热将从电路板的表面散失到外界环境中,这种方式能够大幅降低热阻,但是需要了解电路板足够的散热信息。

2)增加电容器或电路板表面空气流动速度。这种方法对大多数电解电容器都适用,通常采用安装风扇的方式实现,目前常见的风速有1m/s、2.5m/s、5m/s。这种方式也可以有效的降低热阻,随着风速的不同热阻可以降低20%到60%之多。

3)有些电容器具有特殊的设计来降低热阻。例如螺栓安装的电容器可以在其底部插入散热垫片,加快热量从此处散发。

在实际应用中,要提高电容器纹波电流的承受能力,就得对所设计的电路和电容器设计方面的信息充分了解,如不同条件下热阻的大小、电容器在工作温度下的最大允许温升。提高纹波电流承受能力的一个很重要的原则就是电容器的温升不能超过其最大允许温升,不然电容器的寿命会大大缩短。