你注意電源中輸入電容的RMS紋波電流應力了嗎？

好多網友對這樣一個問題有些迷茫，就是， 關于易電源模塊的前級和后級使用電解電容的問題，為什么和我們習慣設計不一樣？當只給你一個有極性的電解電容時，到底是輸入級放置，還是輸出級放？

我們習慣于輸入級和輸出級都少不了放電解電容的設計，如果前級或者后級沒有電解，好像就不合適，，總覺得易電源就是化繁為簡，減小了電源模塊的體積了，我們沒有仔細想過，為什么易電源在微小的體積內，做到低EMI，低輸出紋波，優異的散熱性能和高效率？大企業的工程師是怎么考慮的，這個是個問題。

對于我們使用者來說，可以暫且可以不去管它，，但好像就應該這樣子。其實不然，估計答對的人可能也是蒙，這就是我們易電源本身設計不是很了解，或者不是我們自己認識不到位吧，而是我們沒有認真計算或者思維慣性，下面我介紹一篇文章，大家可以看看，或許對大家有所認識。

電源中常常被忽略的一種應力是輸入電容RMS電流。若不正確理解它，過電流會使電容過熱和過早失效。在降壓轉換器中，使用下列近似式，根據輸出電流 (Io) 和占空比 (D) 可以很輕松地計算出RMS電流：

圖1給出了該表達式的曲線圖；它是一個圓形，其中，50%占空比時達到最大值0.5，并在0%和100%占空比時有2個零交叉。該曲線在50%占空比附近對稱。在20%和80%之間，RMS電流和輸出電流之間的比大于80%。使用這一范圍的占空比，您可以將RMS電流粗略估計為1/2最大輸出電流。在這一范圍之外，您需要進行相應的計算。

圖1 在1/ 輸出電流處出現降壓輸入電容RMS電流峰值

在過去幾年中，陶瓷電容器的容積效率和成本兩方面都取得了巨大的進步。陶瓷電容器現在成為繞過電源功率級的首選。但是，它們的低ESR在電源中會產生許多困擾，例如：EMI濾波器振蕩和意外電壓浪涌（參見《電源設計小貼士20》）。并聯電解電容常常用于抑制這些高Q電路。這些情況下，您應該注意電解質中的紋波電流，因為大量的電源紋波電流會最終進入電解電容。圖2顯示了一個帶輸入電容的100 kHz轉換開關例子，其輸入電容由一個同電解電容器并聯的10 uF陶瓷電容組成，而該電解電容器包含0.15歐姆的等效串聯電阻 (ESR)。假設電解電容器的電容比陶瓷電容器的大，在這種情況下，約70%的RMS電流出現在了電解質中。

要減少該RMS電流，您可以增加陶瓷電容、工作頻率或者 等效串聯電阻（ESR）。通過電容電流的傅里葉級數可以繪制出這一曲線，從而計算每個諧波（多達10）的電解電容器電流，并重新組合諧波來計算電解電容器的總RMS電流。請注意，陶瓷電容的電流與ESR的電流在相位上相差1/4周期，因此必須將它們看作是矢量。如果您不想在這些計算方面花費時間，那么您可以通過一個電流源和三個無源組件輕松地對該電路進行仿真。

圖 2 使用不同電容類型時請注意電解電容電流

總之，要注意輸入電容中的RMS電流，因為過電流應力會降低電容的可靠性。組合電容類型時更需特別注意，因為陶瓷電容通常會允許足夠高的紋波電壓在并聯電解電容中形成過電流狀態。這一問題的解決方法是增加如下一項或多項：工作頻率、陶瓷電容數量、電解電容ESR或其RMS額定電流。