鋁聚合物電解電容器的特性及應用

　　這種電路的最大特點(diǎn)是電路極其簡(jiǎn)單，所付出的代價(jià)則是降低了變換器的效率，在輸入電壓較低的DC/DC變換器應用中不宜采用。要解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用AC/DC變換器的方案，通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)，上電后經(jīng)過(guò)一個(gè)延遲時(shí)間將限流電阻短路，如圖2(b)所示。這種電路的問(wèn)題是繼電器的體積與DC/DC變換器體積矛盾，以及控制繼電器所需的功率將影響變換器的效率。還可以在電源與DC/DC變換器的輸入端串接負溫度系數熱敏電阻，如圖2(c)所示，這個(gè)方案看起來(lái)似乎特別合理，但是對于低電壓輸入的DC/DC變換器，其熱態(tài)的電阻會(huì )影響變換器的效率，這種電路的缺點(diǎn)是在高溫環(huán)境下熱敏電阻將不能有效地起到限流作用。還可以采用熱插拔電路，如圖2(d)所示，能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。當然也可以在變換器輸入部分串接一個(gè)帶有磁芯的電感， 允許的峰值電流為： (3)；得到其電感量的關(guān)系為： (4)

　　當輸入電壓為24V，輸入濾波電容器為22mF，限制電流在10A以下時(shí)的電感量為：　　

(5)

　　為防止限流電感釋放儲能時(shí)產(chǎn)生浪涌過(guò)壓，可以在限流電感上反并聯(lián)二極管。

圖2 限制上電電流的措施

　　用于輸出整流濾波時(shí)的短路電流限制

　　由于鋁聚合物電解電容器的ESR極小，用于輸出整流濾波時(shí)，由于負載短路或其它原因，會(huì )出現瞬間的高幅值放電電流。因此，具有鋁聚合物電解電容器的AC/DC變換器或DC/DC模塊，可以采用類(lèi)似熱插拔的電路抑制輸出短路電流。需要注意的是，這時(shí)的短路保護不再是關(guān)閉開(kāi)關(guān)管，而是切斷變換器的輸出與外界的聯(lián)系。

　　對于負載的上電過(guò)程，如果負載的輸入濾波電容不是鋁聚合物電解電容器，通常無(wú)需特意限制輸出的放電電流值。其原因是，小的薄膜電容器的容量相對很小，上電的瞬時(shí)沖擊電流持續時(shí)間極短，或可以通過(guò)回路的寄生電感加以限制。而負載用鋁電解電容器作為輸入濾波，則由于鋁電解電容器的ESR相對很大，有效地限制了負載上電過(guò)程的沖擊電流?！　?p>　　鋁聚合物電解電容器的并聯(lián)及與其它電容器的并聯(lián)

　　為將鋁聚合物電解電容器的紋波電流限制在允許范圍內，可以采用多個(gè)容量小的鋁聚合物電解電容并聯(lián)。如10V/4.7mF電容器的額定紋波電流為670mA，而10V/47mF、10V/470mF的鋁聚合物電解電容器的額定紋波電流分別為1620mA、4510mA，從紋波電流值考慮，一個(gè)10V/47mF和一個(gè)10V/470mF分別可以用兩個(gè)半和6.7個(gè)10V/4.7mF替代。同樣，10個(gè)10V/4.7mF可以流過(guò)6700mA的紋波電流，而一個(gè)10V/47mF僅能流過(guò)1620mA的紋波電流。因此，在紋波電流比較大的應用中，可以考慮采用多個(gè)電容器并聯(lián)的方式，在開(kāi)關(guān)電源和電腦主板的電壓變換部分也常采用這種解決方案。由于寄生電感的作用，通常產(chǎn)生紋波電流的電路可以認為是紋波電流源。這樣，濾波電容器的ESR與尖峰電壓的關(guān)系可以用式(6)表示：

(6)

　　其中，Vpeak、Ir分別為峰值電壓和紋波電流。

　　可以看到，若紋波電流峰值為5A，ESR為10mW，則紋波峰值電壓為50mV，若ESR為100mW，則紋波峰值電壓為500mV。10V/4.7mF、10V/47mF和10V/470mF鋁聚合物電解電容器的ESR分別為：240 mW、50 mW和13 mW，如果這個(gè)紋波電流峰值分別流過(guò)上述電容器，則會(huì )產(chǎn)生1200mV、250mV、75 mV紋波峰值電壓，如果用5個(gè)10V/47mF并聯(lián)，盡管容量?jì)H為235mF，但是ESR可以下降到10 mW，可以將紋波電壓峰值限制在50mV以?xún)取?p>　　與其它種類(lèi)電容器并聯(lián)時(shí)，在低頻段，電容器呈容性，紋波電流根據電容量的比例分配。在中頻段則以ESR的倒數比例進(jìn)行分配，這是由于鋁聚合物電解電容器的ESR比鋁電解電容器和鉭電解電容器小得多，因此，將分得較大比例的紋波電流。在高頻段是按各電容器寄生電感的倒數比例進(jìn)行分配，寄生電感小的電容器將流過(guò)比較大的紋波電流。種類(lèi)不同但容量相同的電容器并聯(lián)時(shí)，若在某個(gè)頻段，各電容器分別呈現容性、阻性、感性，則呈現容性的電容器上的紋波電流最大，通常，這個(gè)呈現容性的電容器就是鋁聚合物電解電容器，這就需要注意鋁聚合物電解電容器上的紋波電流是否超過(guò)允許的紋波電流值。

　　結語(yǔ)

　　通過(guò)上述分析，可以看出鋁聚合物電解電容器由于其結構和材料的不同，具有明顯優(yōu)于其它電解電容器的特點(diǎn)。在電路設計中應充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，使設計簡(jiǎn)捷、高效、可靠。