我們還是按照上一章中的開關(guān)電源設(shè)計參數(shù)來計算輸入電容,如下表格1:
表格1
沒看過的小伙伴可以戳這里:
首先我們要知道是輸入電容的重要性,AC220V經(jīng)過整流橋之后想要平滑的直流電,必須要加輸入電容,常用電解電容。波形處理如下所示:
如果還不是很清楚整個整流過程的話,可以戳這里,翻看之前的文章:
那這個輸入電解電容我們該如何選型?
一:先確定耐壓值
根據(jù)上一章中,我們計算出了整流之后的各個電壓:
最高輸入電壓Vacmax:
Vbusmax=√2*Vacmax=√2*265=374.7V
最低輸入電壓Vacmin:
Vbusmin=√2*Vacmin=√2*85=120.2V
額定輸入電壓Vacnom:
Vbusnom=√2*Vacnom=√2*220=311.1V
故選擇電解電容時,耐壓值只需大于最高輸入電壓Vacmax=374V即可,一般都是選擇400V或者450V的耐壓值,理論上耐壓值越高,成本就會稍高一些,所以很多廠家都是選擇400V。
二:容量計算
容量的計算過程是比較復雜的,這里介紹一下選型方案:
(1)按照經(jīng)驗選型
一般這種經(jīng)驗法都是工程師經(jīng)過長時間的設(shè)計總結(jié)出來的,背后其實也都是涉及到很多計算流程的,只不過為了能快速出方案,很多工程師都會使用這個方法:
按照輸出功率Pout進行選型:W/(2~3)uF。
(2)詳細的計算過程(看不懂的可以直接用第一種方法來選型)
整流濾波后電壓的峰值Vmax:
Vmax=√2*Vac-------公式1 (Vac是輸入電壓)
濾波后最低電壓Vmin:
Vmin=Vmax*sin( ω*t2)-----------公式2 ( ω=2π*f)
t2=asin(Vmin/Vmax)/ω----------公式3
t1=f/4=5ms
W=½Cin(Vmax²-Vmin²)=Pin*Tfall-------公式4(根據(jù)能量守恒定律,Pin為輸入功率)
Cin=(2Pin*Tfall)/(Vmax²-Vmin²)----------公式5 (理想的理論值)
我們按照表格1計算一下:
表格1
已知:
輸出功率Pout=12V*4A=48W ,工作效率η=85%
最低輸入電壓和頻率分別為:Vacmin=85V ,f=50HZ ,ω=2π*f
假定電解電容出來后的紋波電壓為Vripple=50V(紋波電壓越小越好,但也要綜合考慮)
計算過程:
Vmax=Vacmin*√2=85*1.4=119V (Vacmin市電最低輸入電壓)
Vmin=Vmax-50V=69V (Vmin濾波后的最低電壓)
Pin=Pout/η=48W/85%=56W (輸入功率)
Tfall=t1+t2
t1=f/4=5ms
t2=asin(Vmin/Vmax)/ω≈1.93ms (市電從0上升到Vmin所需的時間)
Tfall=t1+t2=6.93ms
Cin_cal=(2Pin*Tfall)/(Vmax²-Vmin²)=82uF (理想理論值)
實際的電容容量要低于標稱值的10%~20%
按20%來算,故最終選的電容容量為:
82uf/80%=102uf 選擇標稱值100uF或者選擇兩個47uF并聯(lián)
和經(jīng)驗法對比一下(W/(2~3)uF):
輸出功率:Pout=12V*4A=48W 按照W/(2~3)uF,故電容容量為96uF
和公式計算的接近。
總結(jié):電容的選型:47uFV/400V 兩個并聯(lián)或者單個100uF/400V
好了,今天就先寫到這吧!