脉冲电压转换器电容器的选择。方案、说明

脉冲电压转换器电容器的选择。无线电电子电气工程百科全书

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在构建脉冲 PN 时，立即出现的问题是在整流器的输出端和变压器初级绕组的备用电容器上放置哪些电容器。这个问题并不是闲着的——找到好的脉冲电容器并不容易。

首先，我们决定需要什么电容器。按次级总线上的电压 - 35、50 或 63V，灵活输出，按总体限制 - 容量为 1000 微法拉 (50-63V)、2200 微法拉 (35V)。为了简化，我将自己限制在 1000V 时的单一额定值 50uF，这大约对应于标准电解质的 16 * 36mm 尺寸。让我们以在莫斯科广泛销售的台湾公司 Ark Electronic 的 GS（标准，105С）系列作为绝对起点。为了进行比较，让我们将冲动的 Ark SZ 和 Mallory 纯种美国马放在一起。

电解质的家庭相册。关键参数

外形。我们立即切断螺丝端子的大罐、超小型（4-8mm）容器、带轴向引线的容器（电流环路加长，安装效率低下）-仅限于任一标准 柔性径向引线 或刚性挂钩端子 在终端下，它们也可以焊接到板上。

温度范围、使用寿命（Lifetime）、可靠性类别（Reliability Grade）

使用寿命和故障间隔时间与温度范围的上限密切相关。根据电解液的成分和“包装”技术的不同，上限设定为+85C（标准）、+105C（增高）、+125-140C（高温容器）。使用寿命是针对该温度精确设置的，标准类型为 1000 小时，定义为充电到最大允许恒定工作电压的电容器参数保证保持在“绿色区域”的时间。一般来说，偏差是受控制的：电容（20%）、损耗角正切（不高于+50%）和漏电流（不高于保证的最大值）。对于脉冲电解质，ESR 和（或）总阻抗的增加也被归一化。

开关电压转换器的电容器选择

（点击放大）

1000 小时虽然是被故意低估的，但却是一个短得离谱的时间。但温度每降低 10 度（最高可达 + 25C），使用寿命就会增加一倍。因此，在同等条件下标有105℃的容器比标有4℃的容器耐用85倍！考虑到汽车放大器的生活条件压力，我们将限制在标准化容量范围内 +105C及以上。提高可靠性/耐用性（板载）的电容器也标准化为超过 1000 小时，最高可达 20.000 小时，但这仍然是一个短缺。由于技术原因，在微型表壳内很难获得高可靠性，因此很多先进系列对于5000mm直径及以上保证10+小时，而8mm及以下则仅保证2000小时。

漏电流 电容器对我们来说并不重要。有一些专门针对低泄漏电流而设计的电容。电流的顺序（对于 U 和 T 极限处的选定额定值）为 -

标准 (Ark GS 105C)：I(mA) < 0.03 C(mF)U(V) = 1.5 mA

对于开关电源 (Ark SZ 105C)：I(mA) < 0.01 C(mF)U(V) + 0.003 = 0.5 mA

改善漏电流 (Ark SL 105C)：I(mA) < 0.002 C(mF)U(V) = 0.1 mA

马洛里的泄漏大致相同

对于电容约为 40.000 μF 的网络放大器，标准电容器的漏电流将为 80 mA，63V 时的功率损耗为 5 瓦，这并不那么重要，特别是因为在现实生活中，电容器并没有提供最大电流。电压，但明显较低。在汽车放大器中，总电容要小几倍，因此我们忽略驱动电流。

注意力！在资产阶级文献中，所有动态参数默认都标准化为 120 Hz，而不是 GOST 中的 50 Hz。

损耗角正切（耗散因数） 所有标准电容器都在 0.15-0.25 范围内。 “脉冲”损耗角正切为一半，约为0.06-0.15，0.15对应于低工作电压，0.06-0.10对应于50-100V电压。正是由于这个原因，在变压器初级之前的输入12V电路中，您可以看到标记为+35..+50V的电容，尽管即使考虑到脉冲浪涌，+20-25V的电压也足够了。在高电压（高于 100-150V）下，损耗角正切再次增加。

纹波电流限制（Ripple Current）- 对于食品过滤器很重要，越多越好！它由设计（板和引线的欧姆电阻）和电解质的特性决定。随着纹波频率从约10 Hz增加到1 kHz，允许纹波电流从标准的约75%增加到125-150%，那么对于标准容量，高自阻抗强制将电流限制在标准以下。随着温度降低至 40-60C，电流速率也会增加，但不会超过两倍。

我们电容器的归一化电流顺序（感受差异）

标准（Ark GS 105C）：I（最大）= 0.95 A (120Hz 105C)

标准 (Mallory SK 85C)：I（最大）= 1.35A (120Hz 85C)

在 1 kHz、65C 时相同：I(max) = 2.0 A

对于开关电源 (Ark SZ 105C)：I（最大）= 1.4 A

对于开关电源 (Mallory SXR 105C)：I（最大值）= 0.83 A (120Hz 105C)

在 120Hz、65C 时相同：I(max) = 1.76 A

在 100kHz、105C 时相同：I(max) = 1.82 A

在 100kHz、65C 时相同：I(max) = 3.8 A

在国内实践中，他们采用限制电容上50Hz正弦电压纹波的规范。该参数和纹波电流可以互换。电压很方便，因为对于整个系列来说，仅此参数就足够了，这对电容的影响很小。并且电流（对于特定额定值）更接近于破坏电容的过程的物理意义。

等效串联电阻 - 容器是否适合脉冲应用的主要指标。通常，仅针对脉冲电解质进行标准化

标准 (Ark GS 105C)：未标准化

标准（Mallory SK 85C）：130mΩ（120Hz 25C）

对于开关 PSU (Ark SZ 105C)：50 mOhm (100 kHz 20C)

对于开关 PSU (Mallory SXR 105C)：130 mΩ (100 kHz 25C)

苏联 K50-33 1000uF-63V：100mΩ 在 10-1000kHz - 一点也不差！低于 10 kHz 时，它在 0.75 Hz 时线性增加至约 20 欧姆。确实，尺寸为26 * 60毫米，是资产阶级的两倍。

据信，通过用许多并联的小电解质代替一种大电解质，可以显着降低阻抗。是这样吗？让我们将我们的 1000uF 电容器与两个 470uF 电容器和十个 100uF 电容器进行比较。对于方舟深圳：

Z (1000) = 50mΩ

Z (470) = 80 毫欧； Z (2*470) = 40 mΩ

Z (100) = 250 毫欧； Z (10*100) = 25 mΩ

首先，消除了小容器比大容器阻力小的误解。不，大的就少了。其次，确实有影响，但只有在名义值存在较大差距时才会显现出来，并且路线的错误布置甚至会使情况变得更糟。让我们在 Mallory SXR 上看看：

Z (1000) = 130mΩ

Z (470) = 280 毫欧； Z (2*470) = 140 mΩ

Z (100) = 1330 毫欧； Z (10*100) = 133 mΩ

哎呀！没有效果。而且抵抗力绝对值比台湾人差好几倍。要么有人在撒谎，要么有人在谨慎行事。如果我们检查大型银行会怎么样 - 例如，我们在 0.2V 下从 Mallory CGR 系列电容器拨出 20 F

51mF：Z(51mF)=8.5mΩ，Z(4*51mF)=2.2mΩ，总电流限制4*22=88A

20mF：Z(20mF)=8.5mΩ，Z(10*20mF)=0.85mΩ，总电流限制10*17=170A

7.7mF：Z(7.7mF)=23mΩ，Z(26*7.7mF)=0.88mΩ，总电流限制26*8=200A

该效应仅出现在该系列的最高额定值（从 51 到 20 mF），其中组的总阻抗由引线的电阻决定，并且在“小”额定值时消失，此时阻抗开始反向增加与电容。安装的电感很可能会导致参数恶化，我们谈论的是毫欧和纳亨利。因此，在使用特定系列时，如果您愿意，可以查找详细文档或测量电容 - 但如何在厨房条件下处理数百安培的电流......只有 Tyk 的经过时间考验的方法仍然存在。

特殊类型的电解质 - 布尔乔亚术语

音频级- 模糊的术语。它既包括用于电源滤波器的具有高放电电流的高线性电容器，也包括各种无极性“交叉”、“直通”电容器等。大众技术的混蛋。我刚刚在表格中包含了适合第一类的内容

压载 - LDS 和电机镇流器，160-400V，高达 22 uF。冲动指标 - 平均。

电脑级 - 与脉冲参数无关！这是一个中等可靠性标准，比国内好，但比船上差，通常，2000-3000小时的运行是标准化的，参数维护的公差稍微严格一些。

挠度 - 对于水平偏转系统，25..100V，电容高达100 uF。冲动指标良好。

高能量 - 单次放电的高能量（大电流），与 高纹波电流 - 高纹波电流

高温 - 超高可靠性（板载），指定用于 125C 及更高温度。体积和重量是标准的4-8倍。

闪光灯 - 用于手电筒，300V，1-100uF，低泄漏电流，标准脉冲读数。

苏联电容器的注释

其中许多在 5000°C 下的额定失效时间为 10000-85 小时。然而，“失败”的规格包括电容下降50%、损耗角正切和漏电增加三倍，这与现代资产阶级标准无法相提并论。

已经提到 K50-33 生产（仍然是 - Severo-Zadonsky 工厂）采用 4 个轴向引线生产，其电容器长度为 60-90 mm，使电流回路（在初级电路中）膨胀到不可接受的长度。阻抗标准化为 10-1000 kHz，所有额定值的范围为 30 至 100 mΩ - 这很好。更糟糕的是，在运营期间我们将允许其增长三倍。最短故障间隔时间（考虑上述限制）在 2000C 时为 85 小时，在 5000C 时为 70 小时。这是苏联命名法中唯一真正的高频电解质。所谓的“脉冲”铝罐K50I-1、K50-3I、13、17、21、23及其亲属K50-19启动电容器设计用于150至1000V的电路，不适用于我们的任务。他们的抵抗力没有标准化。

钽“丸”K53-28 的最大额定值可达 10mkF * 40V、68mkF * 16V，也带有轴向引线。同时，总电阻为0.4-10欧姆（0.4欧姆仅适用于10uF * 40V，平板尺寸为15 * 12 * 5mm）。铌K53-27，同样采用轴向引线，最大额定值为10uF*40V、47uF*20V、220uF*16V。电阻在 200 kHz 频率下标准化（对于这些值 0.3-1.0 欧姆）。至于其他系列广泛使用的半导体Al、Nb、Tl电容器K53——它们都没有对高频电阻（或电流）进行归一化，所以没什么好说的。而且比容量低得令人无法接受。

那么放什么呢？

以下是莫斯科集市上有代表的公司的一系列铝电容器类型（不包括双极电容器和螺钉安装电容器）。没有统一性！ “银行”标有星号，所有其他标有灵活的结论。好吧，去哪里寻找——你自己会弄清楚、搜索并找到。

冲动指标	脉冲			标准
可靠性/音频等级	高可靠性（5000+ 小时）			高可靠性，计算机级	音频级	其他
温度等级	长寿命 105C		85S	长寿命 105C
生产商
苏联			K50-33 (1MHz)
方舟电子		SZ		遗传资源		SA-SS LGS LGB
卡普森	SZ GL（8mm以上）	GL (5-8mm)		公里		SK-SS GS LL LP HP
尔娜	RSG RJB RJH RJJ	RSE RJ3		RSL RKA LPK LPH LPG LPT LPX	ROA(Cerafine) ROS (Silmic) ROD R2O R2A RA2 RA3 *LPO	LP4 LP5
果酱	工作组工作组			TM WB TH HS HP *RP	洛杉矶*美联社	SH-SM LP LS *KP
马洛里		SXR VPR		瑞典克朗 *LP		SK SS LPW LPX
尼吉康				DQ GJ GN GR GY 广州	*公斤	LN LS 鲁古
Samsung	TMQ TMF TMZ	STL trF trQ		超高温 TMB*HMB	*太平洋标准时间（？）	SSE-SSL LN LN7 USL SMM SEM ST-STM trB PS SMS SMU HRB-HRL
三和	RZ	接收 WD NH	NF GF GT	RS RW *HB	AD-AU(?)	RC-RR RV NP NS 和所有在 BSTQ HC HE *CU

出版： klausmobile.narod.ru

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