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输入滤波铝电解电容并联薄膜电容如何选取

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rao666
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  • 2019-8-23 11:55:15
各位电源同仁请教大家一个问题,在大功率电源中,单相或者三相整流后的滤波电容有一个小容量的薄膜电容,这个薄膜电容到底该如何选取,有理论研究过吗?大多数都是凭经验取值。有谁做过这方面的研究吗?之前21世纪电源有帖子讨论过,但是没有具体说清楚到底该如何选取:https://bbs.21dianyuan.com/thread-191401-1-1.html
我的电源整理部分如下图,铝电解电容我有不同频率下的等效电阻和等效电感值(温度25摄氏度),我打算仿真建立铝电容的模型。还希望同仁提供指导,一起研究一下这个薄膜电容对系统的作用和取值。

捕获3.PNG
nc965
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  • 2019-8-23 12:22:37
 
1、电感能串断路器?不怕产弧?
2、电解串联是因为耐压受限,薄膜电容何故如此?
建议先研究简单的,再研究复杂的不迟。

rao666
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  • 2019-8-23 13:41:08
 
你好,图中那个L1、L2、L3是指的三相输入哈,可以先研究简单的,这位版主您可以先说说你的见解。
nc965
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版主
  • 2019-8-23 14:49:53
 
我的见解是:
1、薄膜电容首先应该放在硅桥前面,系统才能接地
2、即使硅桥后面也放,也要跟着拓扑(而不是电解)走
3、真正需要与电解并联的是均压电阻(或齐纳)
这些是最基本的规矩,研究吧。
rao666
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  • 2019-8-23 16:25:00
 
这位版主说的见解,我比较赞同,跟着拓扑走。这样的用法我是看见其他厂家也是这样用,不知道原理,也没有仔细深入想过。
ahai115
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  • 2022-5-16 16:08:38
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硅桥前面是什么意思呢?就是说整流后直接先接一个薄膜电容?
ahai115
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助理工程师
  • 2022-5-16 16:12:01
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你好,请问怎么产生电弧呢?
nc965
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  • 2022-5-16 20:08:32
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拆开一个空气开关看看就知道了,有个装置叫灭弧器
ahai115
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助理工程师
  • 2022-5-17 09:11:33
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好的 谢谢 另一个问题能帮忙回答一下吗?
nc965
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  • 2022-5-17 15:17:52
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啥问题?
jafck
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  • 2019-8-23 14:11:18
 
可以百度下 CBB6x CBB8x的金属膜电容特性。简单的说:
1 是 自愈性
2 是 绝缘
3 是 容量误差精度 (铝电容容量公差范围是 5-10%,金属膜电容是5%以内甚至1% 以内)
4 是 ESR极低,等效电感nH级,不增加开关管应力。铝电解电容相对金属膜,频率超过1kHz,损耗严重,热量很高,影响寿命。





rao666
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  • 2019-8-23 16:28:28
 
这位版主我这次用的是厦门法拉的金属化聚丙烯薄膜电容哈。具体容量取值不知道该取,因为厂内没有办法模拟实际运用的工况。具体如下:


1.PNG
nc965
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  • 2019-8-23 16:48:44
 
1、先根据拓扑(而非电解)选定耐压
2、根据电路选定材质,比如桥前的要用X电容,吸收就不能用X电容
3、根据布局选定封装,以脚距和个头论英雄,脚距与PCB布局(环路最小化)有关,个头与成本有关、还与能量有关,这取决于你的品位(对品质的定位),视觉上只要不超过电解就不算过分奢华、也有完全看不见薄膜电容踪迹的地摊货。
4、根据你的品位选择品牌
5、最后才是容量,在上面的框框下,容量不会太大偏差,当然偏大一点更好。

所有这一切无需建模分析,属于工程审美学:
      A、开关电源中散热工程所占比例
      B、除此之外磁性元件所占比例
      C、除此之外容性元件所占比例
      D、容性元件中高频电容所占比例(当前考虑事项)

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rao666
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  • 2019-8-24 09:10:37
 
版主总结的很到位,一看就是做产品的设计师。我这个产品上桥前没有用X电容,所以我打算在铝电解电容上并联1uF/1000V薄膜电容,问题是我不知道这个1uF/1000V薄膜电容取值是否合适,是否有理论支撑来选取该电容,又或者说这样的做法又不合适。
nc965
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  • 2019-8-24 11:22:56
 
叫你薄膜电容跟着拓扑走,不要跟着电解走,你还不明白?你的拓扑呢?拓扑上什么地方需要一个薄膜电容?

案例:
33e.png

以C1为例,这个电容怎么选?
1、先根据拓扑(而非电解)选定耐压
2、根据电路选定材质,比如桥前的要用X电容,吸收就不能用X电容
3、根据布局选定封装,以脚距和个头论英雄,脚距与PCB布局(环路最小化)有关,个头与成本有关、还与能量有关,这取决于你的品位(对品质的定位),视觉上只要不超过电解就不算过分奢华、也有完全看不见薄膜电容踪迹的地摊货。
4、根据你的品位选择品牌
5、最后才是容量,在上面的框框下,容量不会太大偏差,当然偏大一点更好。

rao666
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  • 2019-8-24 13:24:52
 
这位版主,我的电路拓扑是有限双极性ZVZCS软开关变换器,三相输入,功率是25KW,输出10-630A的恒流电源,主电路框图如下:


1.PNG
nc965
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  • 2019-8-24 14:23:33
 
需要两只1000V的薄膜电容,接在10楼下图C1的位置,画出这个结构的PCB,由此确定封装和脚距,然后翻开厂家的手册、按这个电压和封装选容量。
rao666
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  • 2019-8-24 14:29:29
 
好的,谢谢这位版主。
nc965
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  • 2019-8-24 14:32:57
 
你图中的C1~C6先拿掉,C7、C8也可能有问题,建议拿掉,C9最好是两只(或者更多)并。
rao666
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  • 2019-8-24 14:59:41
 
C1-C6可以先拿掉,C7和C8是谐振电容,C9为什么是需要多只并联呢?这个C9是隔直电容。
nc965
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  • 2019-8-24 15:30:39
 
C9电流很大,多点接触比一点接触于可靠性有利。
nc965
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  • 2019-8-24 15:17:57
 
帮你选:
33e.png
rao666
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  • 2019-8-24 15:24:25
 
谢谢nc965版主耐心的解答和帮助选型。我一直混淆电解电容并联的薄膜电容和IGBT直流母线吸收电容。
nc965
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  • 2019-8-24 15:37:54
 
可以混淆,电解电容并联的薄膜电容和IGBT直流母线吸收电容是同一个东西,10楼图中C1就是并联在电解Ci上的,但你得先按吸收连接C1,与电解并联的连接是非常次要的问题。
33e.png
rao666
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  • 2019-8-24 15:43:16
 
版主这样画了一个示意图就一目了然了,我真的是陷入死胡同了。谢谢你的耐心解答。
pbk82
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  • 2019-8-25 08:19:31
 
楼主,你用的是移相全桥拓扑,这么大功率能搞吗
沧海一粒
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  • 2019-8-25 08:17:25
 
刚才在Google上搜索了吸收电容的定义:"吸收电容在电路中起的作用类似于低通滤波器,可以吸收掉尖峰电压。通常用在有绝缘栅双极型晶体管(IGBT),消除由于母排的杂散电感引起的尖峰电压,避免绝缘栅双极型晶体管的损坏。"
因为是吸收功率管的尖峰电压,所以nc版主说得是对的,吸收电容需要跟着桥堆走;
由于线路的寄生电感作用,当功率管工作在大电流导通状态切换到关段时,
寄生电感上残余能量需要释放,此时会出现电压尖峰,(V = L * di / dt);
聚丙烯薄膜电容具有低感抗特性,  能瞬间通过较大电流,以便吸收此残余能量,控制母线电压在合理范围,从而保护了保护晶体管
具体的选型需要根据切断电流,允许母线上升的最高电压,寄生电感量来定义
这个公式可参考 : Elk = 1/2LI^2 = 1/2C(Vbus1^2 - Vbus0^2),
L为线路电感, I为开关切换时的电流, C为吸收电容容值, Vbus1为允许的母线最高电压(尖峰电压), Vbus0为开关导通时的母线电压(常规电压)
nc965
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  • 2019-8-25 08:36:20
 
这个是【三圈两地】的内容(谷歌可能没有,百度有),三圈两地它首当其冲,第一个圈,开关电源最最重要的一个环路,它的影响远不止吸收电压尖峰那点事,还有更多更重要的功用。
沧海一粒
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  • 2019-8-26 07:23:54
 
好像明白你的意思,其中是有构成最小环路的功效吧!
nc965
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  • 2019-8-26 08:19:54
 
第一个圈的主要影响见左边文字,其中电压尖峰(见图的上部----很容易消除)甚至不值一提:
10.png
rao666
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  • 2019-8-26 13:44:37
  • 倒数10
 
nc965版主提供的这个图,瞬间明白这个原理了。
rao666
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  • 2019-8-26 13:49:12
  • 倒数9
 
谢谢沧海一例版主的定义解释,我缺少了这个定义的解释。
rao666
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  • 2019-8-26 15:56:26
  • 倒数8
 
你好,这个参考公式是否有问题了,就是 Elk = 1/2LI^2 = 1/2C(Vbus1^2 - Vbus0^2), 应该是Elk = 1/2LI^2 = 1/2C(Vbus1 - Vbus0)^2吧。不知道是笔误还是我哪里没有理解清楚。
沧海一粒
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  • 2019-8-26 19:53:15
  • 倒数7
 
电容能量公式是1/2CU^2
rao666
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  • 2019-8-27 11:48:49
  • 倒数6
 
好的,我理解了,
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