华威RL系列和TC系列铝电解电容器体积小、耐纹波、抗雷击、耐高温，可满足快充中高压端滤波应用
手机充电器，经历了普充，快充，闪充到目前的支持USB-PD协议，最大功率已经做到 65-100W, 充电器的功能也不仅仅用于给手机充电，而是更多用于平板电脑，显示器， 笔记本电脑等供电。随着功率密度的增大，快充内部所使用电子元器件的应用条件更加苛刻，电解电容作为对体积和温度敏感的电子元件，可靠性和耐久性面临很大的挑战。
一．快充电路分析
快充内部电源，大部分采用反激式开关转换电路，为了提高效率，部分电路还采用准谐振式工作模式，氮化镓功率器件，甚至部分100W及以上的快充采用了LLC谐振半桥式 开关转换电路。
对于反激式开关电源，如图，电解电容一般应用于3处，分别介绍如下：
图1 电路图
C1
1）功能： 高压直流端的滤波电容，用于平滑直流母线电压，吸收低频（100Hz或120Hz）和高频 （开关频率）纹波电流。
2）典型纹波电流波形
图2 典型纹波电流波形
该纹波电流波形为一复合波，充电电流为低频，放电电流为高频，在选择电解电容时需分开测试并按电解电容的频率修正系数折算后重新计算。具体的测试和计算方法如下：
图3 电路图
先测得低频支路I1电流，再测试高频支路I2电流，最后按纹波修正系数折算成同一频 率后再求平方和的根即可得某频率下的纹波电流。
图3 Ff1, Ff2 电解电容在频率 fl，f2 时的纹波电流修正系数
2.C2
1） 功能： PWM芯片供电滤波电容，用于芯片上电启动前储能和工作时的滤波，保证芯片电源端直流电压的平稳。
图4 典型纹波电流波形
充电电流为高频率的脉冲尖波，放电电流也随着驱动MOS管电流间断性输出而脉动，由于PWM芯片的功耗很小，C2的纹波电流通常也不会很大。
3.C3
1） 功能： 次级输出端高频滤波，用于吸收高频纹波电流，将高频率的脉动电压滤波后变成一平稳 的直流电输出给负载。
2） 典型的纹波电流波形
图5 典型的纹波电流波形
充电电流波形为高频三角波，放电电流即负载电流。
二：各场合对电解电容的性能要求，及华威电容的选型
1.C1
1) 耐高纹波。由于功率密度的需要，快充要求电解电容体积越来越小，容量越来越小。根据我们对市面上多款主流快充进行测试，全电压应用的快充每瓦输出功率 所需的滤波电容已经达到1.3-1.4UF/W，远低于其他开关电源2-3UF/W的电容量需 求。体积缩小，容量减少，但功率和电路拓扑决定的纹波电流却基本不变，这就要 求电解电容具有耐高纹波电流的能力。
2) 耐高电压和耐浪涌雷击。用户电网环境各不相同，部分地区电网电压不稳定， 感性负载和雷击影响着电网环境即电源电压，由于快充的空间限制，不能充分应用 抑制和吸收浪涌的电路，吸收浪涌的重任就落在了电解电容上，所以C1需具有承受 雷击浪涌的能力。
3) 耐高温。尽管采取了准谐振工作模式，和氮化镓功率管等措施来提高电源的效率，但功率密度的提高还是造成了快充内部元件温度的提高，根据对市面多款主流品牌的快充测试，C1处电解电容最高温度基本都在85℃以上。
4) 选型： 华威铝电解电容RL和TC系列，具有小体积，耐纹波，抗雷击，耐高温，可满足快充中高压端滤波应用。
2. C2
C2的纹波负荷较小，但为了尽可能降低纹波电压，给PWM芯片提供稳定的平稳电压，此处的电解电容需要高频低阻抗。华威的GF系列可满足要求。
3. C3
1） 耐纹波，反激式开关电源，变压器不向负载传输能量的时间段内（初级开关管 开通时间段），负载能量完全由电解电容提供，电解电容承受较大的纹波电流。
2） 低ESR, ESR决定着输出电压的纹波，期望ESR越低越好。同时，ESR越小，电 解电容的发热越小。
3） 高分子固态电容在这里是最佳的选择，如华威的EA、PC和PE系列。
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产品型号
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品类
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使用温度范围(℃)
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寿命(H)
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应用等级
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直径(mm)
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容量(uF)
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HP2W271MR350S68CE0
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铝电解电容器
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ROHS
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35
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-25~+105℃
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450V
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2000H
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工业级
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270uF
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