【技术】快速掌握纹波电流以及铝电解电容纹波电流计算方法

时间： 2021-08-27 来源：东佳电子

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本文主要介绍的是关于纹波电流以及铝电解电容纹波电流计算方法，并详细对铝电解电容进行了全面的阐述。

纹波电流

纹波电流或电压是指的电流中的高次谐波成分,会带来电流或电压幅值的变化,可能导致击穿,由于是交流成分,会在电容上发生耗散,如果电流的纹波成分过大,超过了电容的最大容许纹波电流,会导致电容烧毁。

额定纹波电流（ IRAC ）

额定纹波电流 IRAC 又称为最大允许纹波电流。其定义为：在最高工作温度条件下电容器最大所能承受的交流纹波电流有效值。并且指定的纹波为标准频率（一般为 100Hz--120Hz ）的正弦波。

基本含义

纹波电流在这里指的是流经电容器的交流电流的 RMS 值，其在电压上的表现为脉动或纹波电压。电容器最大允许纹波电流受环境温度、电容器表面温度（及散热面积）、损耗角度（或 ESR ）以及交流频率参数的限制。温度是电解电容器件寿命的决定性因素，因此由纹波产生的热损耗将成为电容寿命的一个关键参考因数。

在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”，其实就是 ripple current，ripple voltage。含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。它们和ESR 之间的关系密切，可以用下面的式子表示：

Urms = Irms × R

式中，Urms 表示纹波电压；Irms 表示纹波电流；R 表示电容的 ESR。

由上可见，当纹波电流增大的时候，即使在 ESR 保持不变的情况下，涟波电压也会成倍提高。换言之，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串连电阻（ESR）引起发热，从而影响到电容器的使用寿命。一般的，纹波电流与频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。

铝电解电容纹波电流计算方法

铝电解电容的在实际应用中的一个重要参数是纹波电流，此电流关系到电解电容的带载温升，在电容寿命计算时候，在不测量电解电容中心点温度的情况下，可以通过此纹波电流来估计电容的设计寿命，铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压。

图 1

控制某一纹波电压所需的电容容值为：

负载功率（单位 W ）

公式 1

注意：这是应用所需要的最小电容容值。此外，电容容值有误差，在工作寿命期内，容值会逐步降低，随着温度降低，容值也会降低。

必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。

公式 2

fmain是电网电流的频率。

电容的放电时间则为：

公式 3

充电电流的峰值为

公式 4

dU是纹波电压（ Umax – Umin ）

则充电电流有效值：

公式5

接下来计算放电电流峰值和有效值。

公式 6

最后计算得出：整流模块后纹波电流：

公式7

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