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PCB板上的电容烫手怎么办?不要慌,手把手教你搞定电容温升选型设计

时间:2024-03-13 12:59:47浏览次数:20  
标签:基于 电容 纹波 板上 电容器 电流 温升

前言

在开关电源电路中,通常需要电容来滤除开关器件产生的高频纹波,在这些电路中,电容的纹波电流可能会比较大,如果电容选型没考虑到纹波电流的影响,就可能会导致电容温升超标,一摸就烫手。

尽管电容的温度即便超过规格书的范围上限值,可能不会立即导致电容出现故障,但陶瓷电容器过热会加速其发生故障的概率。接下来就详细讲解一下电容的纹波电流这一参数。

纹波电流的定义

基于电容通交流,阻直流的特性,当电容器两端的电压发生波动时,充电或放电电流会流入或流出电容器。流入或流出电容器的电流就被称为纹波电流。由于该电流原则上不是直流电,因此通常用有效值来表示。

从电容的高频等效模型可以看出,实际的电容由电容C,电阻(ESR),电感(ESL)三部分组成,电流流经电容C和电感(ESL)时不会消耗能量,因此不会产生热量,但是电流流经电阻(ESR)时,基于W=P*t=I*I*R*t,会消耗能量,从而导致电容温度上升。

如何基于纹波电流选择合适的电容

要想做好电容选型,避免电容因为纹波电流导致自身温升过高需要搞清楚两个问题,第一个问题是电路中的纹波电流有多大?第二个问题是单个电容能承受多大的纹波电流?

以DCDC电源为例,关于电路中的纹波电流理论计算可以参考下面的公式进行计算,其中r是电流纹波率,IL是电感电流,ΔI是纹波电流。这里就不展开讲解了,后续讲到DCDC时再做详细说明。

关于第二个问题单个电容能承受多大的纹波电流呢?电容规格书中会提供温升-纹波电流曲线,直接读图就能基于纹波电流的大小评估出电容的温升。

电容的实际温度=产品的最大环境温度+电容周围器件发热影响+电容自身温升。基于此,可以评估出电容可以耐受的最大纹波电流。我们可以通过并联多个电容来过滤大纹波电流,需要注意的是并联电容时需要考虑电容数量冗余,比如说如果你并联了3个电容,要考虑如果某个电容开路了,剩下两个电容会不会因为纹波电流而导致温升超标。

标签:基于,电容,纹波,板上,电容器,电流,温升
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