整流橋后Bulk電容選取及推導(dǎo)過程

在AC-DC電源電路中，有時(shí)整流橋后會放置一定容量的電解電容，起到濾波及儲能的作用，我們稱之為Bulk電容，很多工程師會根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照每瓦3uF的標(biāo)準(zhǔn)去選取，那么每瓦3uF的標(biāo)準(zhǔn)從何而來，本篇將推導(dǎo)其計(jì)算過程，并介紹Bulk電容如何選取。

輸入電壓與輸入電流的示意圖如下，我們可以看到，輸入電流只有在tc時(shí)間段內(nèi)才存在，其余時(shí)間段電流為零，因此電壓與電流的相位差很大，所以這種電路的特點(diǎn)是低功率因數(shù)，以上是一些題外話。Cbulk兩端電壓紋波率原則上越小越好，但是對應(yīng)的是電容成本的上升，所以性能與成本需要折中考慮，一般紋波率最大取20-30%，假設(shè)我們?nèi)?0%，即：

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

在td時(shí)間段內(nèi)電容放電，同時(shí)輸入電流為零，因此輸入功率為零，根據(jù)能量守恒：

接下來計(jì)算td時(shí)長：

聯(lián)立公式一、二、三即可得出關(guān)于Cbulk的等式：

由上式可知影響Cbulk取值的參數(shù)有Pout，Vmin，Vpeak，F(xiàn)line，假設(shè)：

3uF/W就是這么來的，但是需要注意：并不是任何輸入電壓都適用這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，還是要根據(jù)上述的公式來計(jì)算。

電解電容的選取需要關(guān)注三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，1.容量，2.耐壓，3.耐電流。容量在上述公式已經(jīng)計(jì)算出，耐壓需要大于1.1*Vpeak即可，接下來將計(jì)算其電流有效值：

輸入電流波形可以視為三角波，因此在tc階段Iin與t之間呈一次函數(shù)：

充放電后電解電容兩端的電壓不變，由電荷守恒可知，流經(jīng)輸入端的電荷等于流經(jīng)輸出端的電荷:

計(jì)算電容電流有效值時(shí)分為兩個(gè)階段，tc階段與其他階段（T-tc）：

1.tc階段，由Iin(t)一次函數(shù)可得：

2.其他階段：

因此根據(jù)根據(jù)發(fā)熱量與電流的關(guān)系式可得：

以上計(jì)算出電容的有效值電流再與規(guī)格書中的標(biāo)稱電流與頻率系數(shù)作對比，即可確認(rèn)型號。