紋波電流：流向電容器的實(shí)際紋波電流

其實(shí)提到電容選型，大家第一印象是額定電壓還有精度，很少會(huì)想到紋波電流這個(gè)參數(shù)，其實(shí)這個(gè)參數(shù)還是很重要的。你可能不熟悉紋波電流這個(gè)術(shù)語，你可以簡(jiǎn)單的把它理解成通過電容器的電流的術(shù)語。在理想情況下，當(dāng)電容器安裝在直流電壓電源上時(shí)，根據(jù)電容隔直通交的特性，沒有電流會(huì)流向電容器。但是，如果電容兩端的實(shí)際電壓不是單純的直流電壓時(shí)，比如電壓有微小的波動(dòng)，此時(shí)電容就會(huì)發(fā)生充放電，就會(huì)產(chǎn)生紋波電流。對(duì)于小功率電路，電壓變化非常小，可忽略不計(jì)，此時(shí)一般不必?fù)?dān)心這個(gè)紋波電流額定值。

然而，當(dāng)電容對(duì)于過濾來自整流器的脈動(dòng)直流電壓時(shí)，此時(shí)紋波電流這個(gè)參數(shù)就至關(guān)重要。這是因?yàn)樨?fù)載電流越高，紋波電流就越大。那么，我們?nèi)绾卧谶@種條件下選擇電容器呢?對(duì)于整流電路，大多數(shù)時(shí)候需要更大的電容才能獲得接近直線的電壓。因此，第一種選擇是考慮使用電解電容器，但是在某些紋波電流非常高的應(yīng)用中，電解電容將也會(huì)出現(xiàn)問題，這是因?yàn)樗募y波電流較小。在這種情況下，可以選擇薄膜電容器，這是因?yàn)楸∧る娙萜骶哂蟹浅８叩募y波電流額定值。然而，它缺點(diǎn)是薄膜電容器的容值較小，僅限于幾個(gè)微法拉，因此需要更多的薄膜電容器并聯(lián)。比如考慮到下面的整流器電路，一個(gè)330uF的濾波電容和一個(gè)2A的負(fù)載，交流電源是120Vrms，60Hz 。

紋波電流的計(jì)算方式如下：

紋波電流=C*dV*f

其中：

紋波電流：流向電容器的實(shí)際紋波電流

C：電路中的電容

dV：這是輸入電壓從零到峰值的變化

f：輸入交流電壓的頻率

電感大小對(duì)紋波電流的影響

電感大小對(duì)紋波電流的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

首先，當(dāng)交流側(cè)電感較大時(shí)，它會(huì)減小電路中的紋波電流，從而提高電路的穩(wěn)壓性能。這是因?yàn)殡姼械闹饕饔檬亲柚闺娏鞯淖兓?，?dāng)電感值增大時(shí)，它對(duì)電流變化的阻礙作用增強(qiáng)，從而減小了紋波電流。

然而，電感值的增大也會(huì)帶來一些負(fù)面影響。首先，較大的電感會(huì)導(dǎo)致電路中的損耗增大，從而降低電路的整體效率。其次，大電感通常意味著更大的物理尺寸和更高的成本，這可能會(huì)限制電感在某些應(yīng)用場(chǎng)景中的使用。

另一方面，電感與電容的匹配問題也影響電路性能。如果電感與電容之間的匹配不恰當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的阻抗變得非常小，從而使電路中的紋波電壓和紋波電流增大。因此，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮電感大小、電容大小以及它們之間的匹配關(guān)系，以優(yōu)化電路性能。

怎么減小電感電流紋波

要減小電感電流紋波，可以采取以下幾種方法：

增大電感和輸出電容器的濾波：根據(jù)開關(guān)電源方式，電感的電流變動(dòng)幅度和電感值成反比，輸出電容值和紋波成反比。因此，增大電感值和輸出電容值可以有效地減小紋波。同時(shí)，為了彌補(bǔ)鋁電解電容器的不足，可以在其旁邊并聯(lián)連接陶瓷電容器。

二級(jí)濾波：使用LC濾波器對(duì)噪紋波進(jìn)行抑制，選擇合適的電感電容構(gòu)成濾波電路，能夠有效地減小紋波。

LED驅(qū)動(dòng)電源輸出后接LDO濾波：這是減少紋波和噪聲最有效的辦法，輸出電壓恒定，不需要改變?cè)械姆答佅到y(tǒng)，但成本較高，功耗也較高。

使用升壓電感：升壓電感能夠抵消電路中的噪聲，將其貼近負(fù)載電路中使用，可有效減小紋波電流的幅值。

優(yōu)化反饋環(huán)路設(shè)計(jì)：增加前饋電容，使得電源芯片快速響應(yīng)后級(jí)負(fù)載的變化，減小紋波。同時(shí)，選擇帶有COT控制模式的芯片也能提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，進(jìn)一步減小紋波。

減小電感電流紋波的方法有多種，可以根據(jù)具體情況選擇合適的方法進(jìn)行優(yōu)化。