导语

电路中的电容应该取多大?相信这是很多工程师心中的疑问。今天就介绍两种电路中电容容值计算的方法,虽然在应用中不一定要去计算,但是希望能够给大家提供一个视角,然后对电容的选取有所帮助。
在AC-DC的电源中,整流桥后要跟随一个输入滤波电容C,如下图-1。我们就以如何计算这个电容为例。
图-1
输入滤波电容C上的波形如下图-2中的红线所示,当然这是理想情况下的波形,即忽略了整流二极管的内阻。ΔV为电压纹波大小,它根据负载的要求而定义。
图-2

方法1

假设电容输入功率为Pin,充电时间为t充,放电时间为t放=(T-t充)。
单周期内电容开始放电时的能量E1为:
单周期内电容放电停止时的能量E2为:
电容在放电的期间向负载传输能量,根据能量定律可以列出方程:
Pin、Vmax,我们可以根据设计要求得到,而Vmin=(Vmax-ΔV),所以再求出t放就可以求出电容C。
图-2
如上图-2,根据Vmin在余弦波形中,可得到以下等式从而求出t充。最后根据t放=(T-t充)得到t放。
最后公式整理:
举个例子:假如输入电压为市电:AC220V->DC310V、50Hz,功率为10W,计算输入滤波电容。
解:假设ΔV=30V,则Vmax=310V,Vmin=310-30=280V;T=1/(50·2)=0.01s.代入上述公式可得:
功率为10W的电源随处可见,这里计算出来的容值也符合我们的经验。但是这并不是绝对正确的。首先,电网会产生波动,AC220V的电压经常会有所下降;其次,实际的电容会产生损耗,而这里忽略了这个的问题;最后,电容在低温下容量会降低,需要降额。所以这里计算的容值偏低。
随便说一下,关于电容的特性以后烙铁哥也会分享出来,请持续关注。

方法2

由电容定义式可得:
解释一下:Pin/(Vmax-ΔV/2)表示在电容放电期间的平均电流。
这里的t放可以按照方法1计算。有时候我们为了快速计算,经验上可以直接取电容充放电周期的80%。
They are given only as design guidelines and are not tested.——常见器件手册
“电路设计中,不要将厂商提供的手册奉为圭臬。厂商给出的参考经常是基于理论而未经测试的,即使经过测试,测试环境也往往与你大不相同。而电容的参考值最需要谨慎。” —— 烙铁哥