对滤波效果而言,电容的ESL和ESR参数都很主要,电感会阻挡电流的突变,电阻则限定了电流的变革率,这些影响对电容的充放电显然都不利。优质的电容在设计及制造时都采纳了必要的手段来降落ESL和ESR,故而横向比较起来,同样的容量滤波效果却不同。
纹波电压紧张由几个部分引起

1、电容的ESR引起的
2、电容的ESL引起的
3、电容的充放电引起的
4、噪声引起的
以Buck开关电源为例来打算一下:
电容的ESR引起的纹波打算公式
电容的ESL引起的纹波打算公式
电容的充放电引起的纹波打算公式
对付此条打算可能有部分人不太理解,下面我们一起来剖析一下:
当△ic流过空想电容C时,在C两端产生的电压变革如下
由上面图(f)中最下一个电流波形可知 Buck 电路在达到平衡事情状态时, 在 Io 的上方为电容充电电流, 而 Io 下方为电容放电电流, 由图形中即可知纹波积分的上限该当选择.toff/2、下限取ton/2.
打算积分得到
由于
则
泄电流小,ESR小,一样平常都因此为要选择低ESR的系列,不过也与负载有关,负载越大,ESR不变时,纹波电流变大,纹波电压也变大。我们从公式上来看看,dVC=didt;dv便是纹波,di是电感上电流的值,dt是持续的韶光。一样平常的开关电源书本都会讲到怎么算纹波,大题分解为:滤波电容对电压的积分+滤波电容的ESR+滤波电容的ESL+noise,如下图:
一样平常对纹波的打算常日是估算 有关开关电源纹波的打算,原则上比较繁芜,要将输入的矩形波进行傅立叶展开成各次谐波的级数,打算每个谐波的衰减,再求和。末了的结果不仅与滤波电感、滤波电容有关,而且与负载电阻有关。当然,打算时是将滤波电感和滤波电容算作空想元件,若考虑电感的直流电阻以及电容的ESR,那就更繁芜了。以是,常日都是估算,再留出一定余量,以知足设计哀求。对样机须要实际测试,若不能知足设计哀求,则须要变动滤波元件参数。
以Buck电路为例,电感中电流连续和断续,开关电源的通报函数完备不同。电流连续时环路稳定,电流断续时未必稳定。而电感中电流是否连续,除与电感量等有关外,还与负载有关。更严重的是,电流是否连续还与占空比有关,而占空比是由反馈电路掌握的。不仅Buck,其它如Boost以及由基本拓扑衍生出来的正激、反激等也是一样。
若哀求所有可能产生的事情状态下都稳定,常日要加假负载以担保Buck电路电感电流总是连续(对Buck/Boost或反激则担保不会在连续断续之间转变),或者把反馈环路韶光常数设计得非常大(这会在很大程度上降落开关电源的相应速率)。对输出电压可调度的开关电源(例如实验室用的0~30V输出电源),环路稳定的难度更大。对这类电源,每每要在开关电源之后再加一级线性调度。
电解电容的选择很主要
在输出端采取高频性能好、ESR低的电容,高频下ESR阻抗低,许可纹波电流大。可以在高频下利用,如采取普通的铝电解电容作输出电容,无法在高频(100kHz以上的频率)下事情,纵然电容量也无效,由于超过10kHz时,它已成电感特性了。









