超级电容器在整流滤波中的应用.docVIP

超级电容μF的铝电解电容器并联和一只90mF /12V超级电容器的对比测试、输出纹波电压波形分析，得出超级电容器与电解电容器相比，具有很大的性能优势、价格优势和体积优势。 关键词：超级电容器；整流滤波；纹波电压；等效串联电阻 Application of Ultra Capacitor to Waves Filtering Rectifier Pan Yan Geng Junqing Chen Yongzhen Liaoning University of Technology 121001 Abstract：The basic demand of rectifier filter capacitor and the performance of ultra capacitor are analyzed in the paper，educing ultra capacitor can be regarded as rectifier filter capacitor. By the analysis of output ripple voltage waveform and contrasting testing of two aluminums electrolytic capacitors of each 16V/33000μF in parallel and one ultra capacitor of 90mF /12V, eliciting this ultra capacitor was characterized by a big performance, price superiority and volume superiority compared with the electrolytic capacitor. Key words：Ultra Capacitor；Rectifier Filter；Ripple Voltage；ESR 1.前言 滤波电容器在整流滤波电路中起着重要作用，电容量越大滤波效果越好。在低压整流（如5V）输出时往往因为滤波电容器的电容量不够大而产生较大的纹波电。通过测试整流滤波电路输出1A电流时，分别采用1000、2200、3300、4700和10000微法的滤波电容器，纹波电压的峰峰值分别为：6V、2.8V、1.9V、1.1V和0.6V。如果采用更大的滤波电容器，滤波效果将会更好。问题是大容量电容器体积大。怎样解决这个问题呢？能否将超级电容器用于整流滤波。 .整流滤波对于电容器的基本要求 在开关电源中，输出整流滤波对于电容器而言有四点基本要求，它们分别是：有足够的电容量、符合要求的额定电压、符合要求的ESR（等效串联电阻）.超级电容器作为整流滤波电容器的可能性 对于超级电容器而言，它可以轻而易举的达到法拉级电容量，故超级电容器是有足够的电容量作为整流滤波。以前超级电容器的额定电压比较低，虽然可以通过多只串联的方式解决，但是多只串联后将导致ESR的增大，从而增加了ESR的问题。而超级电容器不能用于输出端的整流滤波的主要原因是：在开关电源的输出端整流滤波时，要求滤波电容器有尽可能低的ESR，而以前的超级电容器多只串联后的ESR很大，这使得超级电容器在用于输出整流滤波时会发热。例如：5个4.7F的超级电容器串联使用时，其ESR大约为300mΩ，这时，若在超级电容器上流过2A输出电流时，功率为1.2W，这个功率将导致超级电容器严重发热。不过现在的超级电容器已经达到了很高的水平，例如AVX公司生产了一系列bestcap?超级电容器，它同时具有高额定电压与低ESR的特点，如：一只90mF/12V的bestcap?超级电容器的ESR约为90mΩ，这与300mΩ相比小很多。可见，bestcap?超级电容器的ESR远低于以前的超级电容器，从而可以同时解决额定电压与ESR的问题；余下的问题就是能否通过相应的纹波电流是否符合要求。选择适合的电容量时（例如选择每安培负载电流1000~10000μF），铝电解电容器基本上不存在不能承受纹波电流，而且其ESR比较低，所产生的效应基本上对铝电解电容器几乎没有影响。bestcap?超级电容器的ESR与铝电解电容器的差不多，而且其具有非常的好阻抗频率特性，故bestcap?超级电容器可以承受相应的纹波电流值。图1为bestcap?超级电容器的阻抗频率特性图。由此可见，bestcap?超级电容器适用于输出整流滤波。 4.超级电容器用于整流滤波以/12V的超级电容器为额定电压2V，额定电容量F、ESR0mΩ、体积×30×6.1mm，温度范围-40℃~+70℃。.1用超级电容器作为整流滤波电容器 与一般的整流滤波电路一样，超级电容器用于整流滤波的电路如图，只不过滤波电