反激电路中的输出电容如何选择？

时间： 2024-05-21 来源：艾创微微信公众号

技术问答

开关电源的输出都有电容，大部分使用的是电解电容，电解电容的选择一般是根据其耐压，纹波电流，纹波电压等来选择的，但是容值的大小现在大部分都是根据经验值去选择，这篇文章就会教大家来分析反激电路DCM模式的电解电容如何选择。

一开始要知道电解电容的耐压值是如何选择的，其实电解电容的电压的选择是非常简单的，一般是根据输出的电压，然后再要考虑过压的电压值，耐压值一般比输出过压值要高1.2倍。

容值的选择最主要的是要根据纹波电压的值，我们知道，电容的充放电的过程都会有纹波电压的产生，除此之外电解电容也不是一个理想的电容，它有ESR，ESL等串联在电解电容上，高频的纹波电流会产生纹波电压，这个纹波电压还不小，所以实际计算的时候是需要考虑的。

电解电容的寿命不仅仅是跟电容的温度有关，有效值纹波电流也会有相应的影响。接下来，通过ICW3783B-12V1A的反激电路进行详细讲解，如图2所示。

首先，熟悉一下ICW3783B产品。ICW3783B是合肥艾创微电子科技有限公司最新一代的恒压、恒流控制芯片，优化了动态响应和驱动等性能，能做更大的输出功率。芯片内置了Vcво为850V的功率三极管，适用于充电器和适配器。

ICW3783B采用特有的输出线损补偿技术，可以有效的补偿输出电流在输出线上的损耗压降。

ICW3783B具有多重保护功能，包括开路保护，过压保护，短路保护、过温保护等功能。

ICW3783B采用SOP-7封装，其内部框图如图1所示。

图 1

根据图2的ICW3783B应用原理图，首先要分析电解电容上面的几个电流，IL是后级电路二极管导通后的电流，Io是输出负载的电流，lc的是电容上面的电流，同时电容是有充电电流Ic和放电电流-Ic，对于一个稳定的电源，电解电容上面的充电电流与放电电流应该是相等的，如果充电电流大于放电电流，输出电压肯定会升高，要是充电电流小于放电电流的，输出电压会下降。

图 2

那么，具体的看图3的波形，图3中的Isp是副边变压器的最大电流，是原边最大电流Ip通过匝比折算来的，Isp=n*lp，n是原边与副边的匝比，on为原边导通时期，off是原边关断时期。

图 3

从图3的波形可以看出：

1、当原边导通的时候，输出的电流Io都是由电解电容提供。

2、当原边关断的时候，绕组上面的电流导通值Isp大于输出电流Io，这个时候输出的电流是由变压器后级二极管导通后的电流IL提供，同时电解电容上面也正在充电。

3、当后级二极管导通后的电流IL小于输出电流Io的时候，输出的电流Io一部分是后级二极管导通后的电流IL提供，一部分是电解电容的放电电流-Ic提供。

电容的充电与放电是因为电容的电压有变化，充电的时候一般是从电容低电压开始，当变压器绕组电流等于输出电流的时候，电容的纹波电压是最大值，然后开始放电，一直放电到二极管导通为止，这个时候的电容纹波电压是最低的。

那么，电容的充放电引起的纹波电流的参数是如何计算的？其实充电的整个过程就是电容上面的纹波电压由最低到最高的过程，所以只要知道充电时间就可以求出纹波电压了。

首先需要求出给电容充电的时间，也就是二极管的电流大于输出电流的整个时间，那么根据实际电感电压公式 V=L*di/dt，di=lsp-lo，dt就是二极管电流大于输出电流的时间段Tc，Tc如公式1计算所得。

Tc=L*(lsp-lo)/Vo （公式1）

因为在整个充电时间里面，电感电流是线性下降的，所以整个充电时间里面的平均电流为Ic，Ic如公式2计算所得。

Ic=(lsp-lo)/2 （公式2）

再根据电容的充电公式3所得，其中V就是充电引起的纹波电压。

C*V=Tc*Ic （公式3）

根据以上三个公式，就可以得出电容的容值C，C如公式4计算所得。

C=[Ls*(lsp-lo)^2]/(2Vo*Vrip) （公式4）

最后说明，以上公式计算出的容值为理论值，因大多数输出电容都使用电解电容，电解电容是有ESR的，所以实际取值要比计算值大的多。

在实际的电解电容取纹波电压值时，是要根据ESR的大小与纹波电流的大小来计算，通过流过电容的峰值电流乘ESR，小于要求的纹波电压就可以了，计算如公式5所示，然后根据ESR找合适的电解电容。

Vrip=lsp*ESR （公式5）

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