前言

在開關(guān)電源電路中，通常需要電容來濾除開關(guān)器件產(chǎn)生的高頻紋波，在這些電路中，電容的紋波電流可能會比較大，如果電容選型沒考慮到紋波電流的影響，就可能會導(dǎo)致電容溫升超標(biāo)，一摸就燙手。

盡管電容的溫度即便超過規(guī)格書的范圍上限值，可能不會立即導(dǎo)致電容出現(xiàn)故障，但陶瓷電容器過熱會加速其發(fā)生故障的概率。接下來就詳細(xì)講解一下電容的紋波電流這一參數(shù)。

紋波電流的定義

基于電容通交流，阻直流的特性，當(dāng)電容器兩端的電壓發(fā)生波動時，充電或放電電流會流入或流出電容器。流入或流出電容器的電流就被稱為紋波電流。由于該電流原則上不是直流電，因此通常用有效值來表示。

從電容的高頻等效模型可以看出，實(shí)際的電容由電容C，電阻(ESR)，電感(ESL)三部分組成，電流流經(jīng)電容C和電感(ESL)時不會消耗能量，因此不會產(chǎn)生熱量，但是電流流經(jīng)電阻(ESR)時，基于W=P*t=I*I*R*t，會消耗能量，從而導(dǎo)致電容溫度上升。

既然電容會因?yàn)榧y波電流而發(fā)熱，因此流過電容紋波電流就不能太大。

如何基于紋波電流選擇合適的電容

要想做好電容選型，避免電容因?yàn)榧y波電流導(dǎo)致自身溫升過高需要搞清楚兩個問題，第一個問題是電路中的紋波電流有多大？第二個問題是單個電容能承受多大的紋波電流？

以DCDC電源為例，關(guān)于電路中的紋波電流理論計算可以參考下面的公式進(jìn)行計算，其中r是電流紋波率，IL是電感電流，ΔI是紋波電流。這里就不展開講解了，后續(xù)講到DCDC時再做詳細(xì)說明。

關(guān)于第二個問題單個電容能承受多大的紋波電流呢？電容規(guī)格書中會提供溫升-紋波電流曲線，直接讀圖就能基于紋波電流的大小評估出電容的溫升。

電容的實(shí)際溫度=產(chǎn)品的最大環(huán)境溫度+電容周圍器件發(fā)熱影響+電容自身溫升。基于此，可以評估出電容可以耐受的最大紋波電流。我們可以通過并聯(lián)多個電容來過濾大紋波電流，需要注意的是并聯(lián)電容時需要考慮電容數(shù)量冗余，比如說如果你并聯(lián)了3個電容，要考慮如果某個電容開路了，剩下兩個電容會不會因?yàn)榧y波電流而導(dǎo)致溫升超標(biāo)。