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必看 | AC/DC输入电容的快速估算方法

2021/03/19

在选取AC/DC开关电源的输入电容时常用经验法或公式法。经验法受条件限制有一定的局限性,公式法的求解过程较繁琐,这里找出一种新的可以快速估算出输入电容大小的方法。

1、经验法:


经验法是指当输入峰值电压为300V左右时依据1uF/W来选取输入电容,当输入峰值电压为100V左右时依据3uF/W来选取输入电容。根据后期的公式及仿真验证这里隐含了电压波动量△V≈29V这一条件。如果改变条件比如将输入电压设为20V或设为1000V再或者期望电压波动量为10V或其它,这样经验值就不知如何选了。


2、公式法:


公式法参考下图

微信图片_20210319135047.jpg

图1 输入电容波形


电容恒功放电公式为(V02-V12)/2=Pin*△t/Cin,先求出时间T0和T1得出V0、V1及△t最后就可以精确计算出电容Cin来。由于这里包含了三角函数(超越函数)所以较难整理出解析式并且手算也非常困难。


3、估算法:


工程上有时不需要特别高的精度,因为器件本身的偏差量就比较大,比如有些电容自身就有20%的偏差量,所以很多时候采用近似估算法也能满足要求。


公式法经整理后发现在恒定波动条件下输入功率与电容的关系近似线性,见下面两图:

微信图片_20210319135118.jpg

图2 输入峰值311V、波动量29V,输入电容与功率的关系

微信图片_20210319135150.jpg

图3 输入峰值100V、波动量29V,输入电容与功率的关系

上面两张图显示了不同峰值电压下电容与功率都近似为线性关系,图中也包含了估算公式(与公式法近似重合),图2中输入峰值Vpk=311V波动电压△V=29V,100W时对应100uF电容(1uF/W),图3中输入峰值Vpk=100V波动电压△V=29V,100W对应300uF电容(3uF/W),跟经验法相符。


估算法经整理得出下面三个式子:

微信图片_20210319135220.jpg

公式(1)的表达式最简单,公式(2)在常用参数范围内做了修正如果全参数范围修正表达式会比较复杂,公式(3)引入工频项可以修正比如60Hz的设计参考。


以输入峰值Vpk=200V波动电压△V=20V为例验证估算法的计算结果:

微信图片_20210319135242.jpg

图4输入峰值200V、波动量20V,输入电容与功率的关系


在此常用参数下估算法与公式法偏差很小,此时电容与功率比为2.23uF/W与之前的经验法就不同了。

微信图片_20210319135304.jpg

图5 100W仿真验证

仿真电容取223uF当输入功率为190^2/361=100W时波动电压20V与图4的结果一致。

转发:电源网订阅号



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