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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NJM2902C,NJM2902B,NJU7076B,NJM7056,R3134,R3133,R2045,NJW2368,R1191,R5550,NJW4303,R1190,NJM2842,R3132,NJM2841,R2043,R3130,NJM2846,NJM2845,NJM2847,NJL5901AR-1,NJM5532C,NJM2901C,R5110XXX1A,R5110XXX1B,NJM393C,R5326,NJG1697EM1,R5324,R3150-A,NJU6364系列,R5560,NJU6397系列,NJW2377,NJU1206MER,NJM2855,R2051,NJM2857,NJM2856,NJW1280,NJU7098A,NJM2902CA,R5110XXX2C,R5110XXX2D,NJM390A,NJU211,R3150-B,R2061,R3150-E,NJW2344,NJM2820,R3154,R3150-F,NJM2822,R2062,R3152,NJM2821,NJW4760,RM516,NJM2823,NJM2825,NJM2828,NJG1801AKGC-A,NJM2827,NJM2829,NSNJ9200A,NJM064C,NJM391A,RS5C338A,R5106,NJU3610,R5107,R5108,R5109,R5104,R5105,NJM2151A,R3160,R5101,NJM2831,NL6010,NJM2830,NA2100,NJM2835,NL6011,NJM2837,NJM2836,NL6012,NJM2839,NJL5902R,R1155,NJG1669MD7,R1154,NJW4107,NJU72501,NJW4106,NJW4105,NJM2570A,NJW4104,NJW4100,R1150,NJM2801,NJM2804,NJM2806,NJM2805,R5528,NJM062C,R5524,R5527,R5520,NJW4109,NJG1684ME2,NJW4108,R5523,NJW4118,NJW4116,NJW4113,R1163,R1160,R1161,NJW4111,NJW4110,NJW4351,NJM2815,NJM2816,NJM12877,NJW4162A,NJU7381A,NJG1108HA8,NJM2904CA,R3114,R2025,NJM2819A,R3112,NJG1617K11,R3111,R5538,R2023,R3118,R3117,NJM2904C,R5533,R3116,NJM2904B,NJG1144KA1,R1170,R3200X064A,NJMOP177,R1173,NJM2374A,R2262,NJW1298,NJW4321,R1171,NJW4320,R1172,NJM78M00S,NJM2903C,NJU7382A,NJM084C,RN5T618,R2033,NJG1801BKGC-A,R5542,R5543,R1180,R5540,R5541,NJM2373A,NJG1657MD7,NJW2392,NJM12856,NJU7365,NJU7366,NJU7367,NJU7092A,NJM2879-H,NJU7364,NJM2748A,RP600,MUSES8832,RN5U700,RP602,RP604,RN5T614,RP605,NB7200,NJU7360,R1801,NJU7356,NJU77572,R1800,NJM41001T,RN5RZ,NJU8759A,NJU7093A,NJU6368系列,NJU7116,NJL6402R-2,NJU7118,NJU7119,NJM2505A,NJU6322系列,NJW1200,NJG1740MHH,MUSES8820,RN5VD,NJU7387,NJU72090,R1810,NJU7141,R3200X002X,NJU7384,NJU7385,NJU7386,RC5T519,NJU72097,NJU6311系列,RM590,NJU7380,NJG1730MD7,NJU9555,NJM17431,NJM2769B,NJU77550,NJU7091A,R3200X001X,NJU77552,NJU77551,NJU77554,NJU6377系列,NT1189GDAE3S,NJU9103,RC5T619X,NJU9102,NJU9101,R5117,R5114,NJM2880,R5115,R5116,NJM2882,NJM2881,R5110,NJM2884,R5111,R3121XXXXG,NJM2883,NJM2641,R5112,NJM2886,NJW1230,NJM2885,R5590,NJM2888,NJM2646,NJM2887,NL6002,R3121XXXXA,NT1191GEAE3S,NJM2407,R3121XXXXE,NJM8191,NJM8190,NJU6063,NJU7394,RM517,RV5C348B,NJU6366系列,NJG1812ME4,NJM2893,NJM2173A,NJM2892,NJM2894,NJW1241,NJW1240,NJG1812AMET-A,NJU7392,NJU6062,NJU6061,NJU6222系列,NJU77580,NJU77582,RN5RF,NJU6402B,NJM2860,NJM2862,NJM2861,NJL5909RL-4,RN5RL,NJM2864,NJM2863,RN5RK,NJM2866,NJG1682MD7,NJM2865,NJM2868,NJU7181,NJM2626,NJM2867,NJM2627,NJL5830R,RN5RT,NJL6195R,NJW2307,NJM2749A,NJM2871,NJM2870,NJG1159PHH,NJW2311,NJM2872,R3121-A,NJM2875,NJM2874,NJM2877,NJM2876,R3121-E,NJU6080,NJM2879,NJM2878,R3121-G,NJG1816K75,NJG1143UA2,NJU7640,NJM14570,NJU6311,NC2700M,NJM2288,NJM2287,RP200,NJL5513R,RS5C372A,RP201,RS5C372B,RP202,NJW1143A,NJU7630,NJU7631,NJU7632,NJM2872A,NC2701M,NJU71074,NJM8830,NSVS1231,NJM2299,NJM2059,NJM2058,NJM2872B,NJG1145UA2,NJG1814MD7,NJU8759,NJU71041,NJG1146KG1,NJMOP1772,NJU8758,NJW1142A,NJU71044,NJW4305A,NJM5532,NJM084CA,NJM8801,NJM2871A,NJL6193R-3,NJM2871B,R3120XXXXE,NJU6323,NJU6322,NJU6321,R3120XXXXA,NJU7650,NJG1186PJL-A,NJU6324,NJW1933,NJM2275,NJM2274,NJM2278,NJM1431A,NJL6407R,NJM3414A,NJL6502R-1,NJM14558,NJU7200,NJU7201,NJU7202,NJM2768B,NJU7680,RP402,NJG1151MD7,NC2600,RP400,RP401,NJU7098AF1-C,MUSES72323,NJU3719A,NS1101,NJU7670,NS1102,NJU6324系列,NJU7677,NJM78M00,NJM41005T,NJG1818K75,NJM358C,NJL5510R,NJU7222,NJU7223,NJG1648HB6,NJL6401R-3,NC2702M,NJU6377,NJU6376,NJU7221,NJL5313R,NJM082CA,NJU7211,NJU6363,NJU6360,NJU7691,NJU6367,NC2703M,NJU6366,NJU6365,NJU6364,NJU6369,NJU6368,NJU8789,NJM358CA,NJU77903-Z2,NJU7690,NJU077,R1232,NJM2586A,RN5C752,NJD3015,RN5C750,NJM064CA,NSVS1093,NJW4148,R5111XXX1A,R5111XXX1B,NJW4142,NJW4141,NJW4382,NJW4140,NJW4750T1,NJM45001,NJW4381,R1243,R5601,R5602,R1242,NJU72322,R1245,NJG1186PJL,R5111XXX2D,NJU72315,NJW4615A,NJU72750A,NJM2561B,NJG1800NB2,R1240,NJM2561A,R5111XXX2C,NJW4155,NJW4154,NJW4153,NJM13403,NJM13404,NJU7388B,NJG1739K51,R5617,R5619,R5612,R5613,NJM393CA,R5610,R5611,NJW4119,NJW4128,NJU72751A,NJW4810A,NJM2584A,NJW4122,NJW5211,NJW5210,NJW4120,MUSES72320,NJG1173UX2,NSTS9116A,NJW4152-AB,NJD3004,NJU71091T1,NJD3007,NJG1801K75,NJW4138,NJM2583A,NJW4375,R1260,NJW4133,NJW4132,NJL6195R-W,NJW4372,NSTS9117A,NJU7386A,ND1160,NJU7606,NJM2566A,NJU7600,RN5C713,NJU7601,NJU7602,RN5C711,NJW1871A,RN5C716,NJM062CA,NJW4188,NJW4187,NJU7367A,NJW4186,NJU4051B,NJW4185,NP8700,NJW4184,NJW4183,NJW4182,NJW4181,NJU7367B,R1207,NJW4190,R1208,R1205,R1206,R1200,NJU71031,NJG1127HB6,NJG1156PCD,NJMOP2277,R1203,R1204,NJU71032,R1202,NJU77806,NJG1666MD7,NJW4196,NJW4191,R1218,NJU7620,NJU4053B,NJM2060,R1210,R1211,R1214,R1215,R1212,R1213,NJM2068,NJU3711A,NJM339C,NJW4161,ND1130,NJW4160,NJG1686MHH,NR1700,NJU7610,R1225,NJU72344,NJU72343,NJU6394系列,R1223,NJU72342,R1224,NJU72341,R3150XXXXE,R3150XXXXF,NJW4177,NJU4052B,NJG1117HA8,NJW4175,NJW4172,NJW4171,NJW4170,NJU3712A,R3150XXXXA,R3150XXXXB,NJM41031,NJU7870-Z2,NJM41033,NJM8020,NJU7086,NJM2903CA,NJM41035,R5114XXX2,R5114XXX1,NJU7391A,NJU7089,R5436,R5437,R5438,NJM8021,R5439,R5432,R5433,R5434,R5435,NJG1187KG1,NJW1159,NJM2723,NJM2725

选型指南 - NISSHINBO - 2023/4/27 PDF 中文下载

微盟电子24V全电压D型GaN，μA级启动电流和50MW极低待机功耗，适合PD快充应用场景

MicrOne ME8138是一款高性能电流模式PWM控制器，内置650V GaN。内阻800mΩ，芯片采用恒压恒功率控制。芯片具有低至μA级别的启动电流和极低的待机功耗。单体封装采用SOP8，功率覆盖18W、20W、22W、24W等规格的PD小型化快充，搭配ME84XX同步IC，整机高功率密度，性价比高且安全可靠。是继ME8115之后的另一设计精品。

产品发布时间 : 2024-08-31

【应用】电动车铅酸电池48V20AH三段式充电器解决方案

本方案板的目标是应用在48V电动车铅酸电池充电器上。方案板具有宽范围交流输入电压85V～265V，前级采用高性能电流模式PWM控制芯片EG1253，开关工作频率设定在65KHZ左右，具有过流、短路及欠压保护等功能。后级采用专用铅酸电池三段式充电管理芯片EG4321，具有恒流、恒压以及浮充三段式充电自动转换的功能，并具备LED充电指示功能，大大简化了外围元件的数量，提供产品稳定性及降低了总体成本。

应用方案发布时间 : 2021-07-24

【应用】基于EG1165+EG4320芯片的电动车半桥三段式充电器，具有输出短路保护、防反接保护等特点

此方案板主要针对应用EG1165+EG4320芯片来生产电动车充电器，并匹配60V30Ah铅酸电池的客户。前级采用半桥电路专用PWM控制芯片EG1165，具有电流控制模式、短路保护等功能，后级采用铅酸电池三段式充电管理芯片EG4320，具有恒流、恒压和浮充充电自动转换，LED灯指示等功能。

应用方案发布时间 : 2021-07-23

ME4069——1节1.8A开关型锂电池充电器，内置防倒灌功能，输入电压范围4.7V~5.5V

MicrOne（微盟电子）ME4069是一款具有恒流恒压充电模式的锂电池充电管理芯片。可以对单节（4.2V）锂电池进行快速高效地充电。其采用电流模式PWM降压型开关控制结构，为锂电池快速充电提供了微型、简单且高效的解决方案。

产品发布时间 : 2024-08-19

ME4312B恒压恒流控制器助力10节锂电池恒压恒流带转灯充电器方案，实测效率最高可达90.74%

本篇微盟介绍一款给10节锂电池充电的高性价比充电方案，基于ME8200或ME8204+ME4312B。ME8200 是一款SOT23-6封装可调频率的优势芯片。ME4312B是一款带转灯功能的恒压恒流控制器，转灯比例可调，产品性能稳定。是一款专用于电池充电的管理芯片，具有恒压、恒流以及浮充三段式状态自动转换的功能。

应用方案发布时间 : 2024-02-05

虹茂半导体模拟芯片对照表

型号- HM4115B,NJM4580,AZ393,RT9809,RT9808,HM4115MR,TCS9563,TL494,TC4053,SGM8541,PT4211,KA7500,AD8541,UTC339,SP232,TD62084,TSM1051,TB99,G2610,SS1331,LM317,LM318,HM6030,IZ4560,NCV33201,NCV33202,PT4205,HM3232T,HM116A,MC78L05,HCF4053,NJM4560,HM4310,HM4313,UTC318,KA3843,PT4115,KA3842,UTC317,TD62784,SS648,SS1438,TD62783,IMP1232,HM8563S,HM317,ULN2803A,IZ4580,WS78L05,HAL248,74HC4053,UTC324,HM8563M,AZ358,LG9110,AP8822,HM62783A,AL8805,KTD910,AL8808,LMV321,MH253,ULN2804A,ILN2004A,KID65083,BD6550G,MAX1232,KID65084,LP3809,PT7C4337,MCP6001,LM3843,LM3842,MT8691,HM117D,MCP6002,KIA78L05,LM358,SN74HC595,SS1376,UTC81XX,SQ9910,HM3232,DS809,HM116MR,KA78L05,HM62784A,MC4560,AZ339,HM74HC04D,LM321,LM324,HM2675HVT,HM2675HVS,CAT803,BA6208,PAM2861,HM9921,HM9922,HM462,HM9923,HYM232,HM465,KID65784,NJM2107,KID65783,TL432,TL431,TD62083,UTC6208,HV9923,HV9922,HV9921,TL318,MC4580,TL317,AP4310,SS3413,HM118,LM339,HM9910,HEF4053,SN74HC245,HM232,HM74HC595D,AP4313,SP3232,HV9910,MC33202,HM61NXXXMR,MC33201,HM74HC595T,UTC78L05,HM2675HV,HM4115ES,LM78L05,LMV358,AME8500,SN74HC138,HM74HC245T,RC4560,JRC4558,HYM8563,SS109,PAM99700,NJM2336,JRC4560,AE6208,LM393,HM61CXXXMR,ISL28130,UTC393,HM74HC138D,SGM358,MAX3232,MAX809,RC4580,HM317D,AZ324,LM258,ULN2003A,AZ4558,MAX232,HM4024,ZT3232,ILN2003A,HM6208,HM809R,HM809S,ULN2004A,LM2904,TSM103,SL71051,HM8541,HM809T,KID65003,KID65004,PCF8563,IP7701,TS922,TD62003A,TS921,ZXLD1350,HM78L05,AIC1680,SN74HC04,AIC1681,IK62084,TD62004A,IK62083,L9110E,AT8860,L9110,AT8862,WS317,WS318,CD4053,XC61FC,UTC358,VS8563,XC61FN,LM4558,IMP809,UC3842,UC3843,IK62783,IK62784,HM78M05,AH1807,HM1232,JRC4580,UTC4558,DS1232,FP6802

对照表 - 虹茂半导体 - 2023/3/23 PDF 中文下载

德普微电子集成恒压离线电流模式PWM控制器芯片DP222X系列可支持断续模式、连续模式工作

DP222X系列是德普微电子推出的一款集成恒压离线电流模式PWM控制器，采用电流模式控制，支持断续和连续模式工作，适用于恒压输出的隔离型电源。具有高精度65KHz开关频率振荡器，且带有抖频功能，可优化EMI性能。

产品发布时间 : 2024-07-12

华润微电子推出PT2332原边反馈恒压/恒流驱动电源方案，内置高压功率BJT，用于小功率充电器、LED照明等领域

PT2332是一颗工作在DCM模式的高精度、高度集成的原边反馈恒压恒流驱动。芯片内置功率BJT，降低了系统成本，特别适用于离线小功率变换器的应用。采用特有的CV控制方式，无需外部补偿和滤波电容。芯片内置的线缆跌落补偿功能，提供了优良的CV性能。芯片采用多模式控制，提高了效率和可靠性，降低了轻载时的音频噪声能量。

产品发布时间 : 2023-12-08

【产品】恒压、恒流的原边反馈控制芯片PT1812，内置800V功率BJT，无需外部电容补偿

迪浦（金誉半导体旗下子厂牌）推出的PT1812是最新一代的恒压、恒流的原边反馈控制芯片，优化了动态响应和驱动等性能，能做更大的输出功率，内置VCBO为800V的功率三极管，适用于充电器和适配器。

产品发布时间 : 2022-04-11

南京拓品微电子有限公司产品介绍

型号- TP5000,TP4054,TP7661B,TP7661A,TP5602,TP1002,TP4059,TP5600,TP4057,TP5400,TP7660,TP4058,TP7661,TP4055,TP1000,TP4056,TP5100,TP83,TP5602B,TP83系列,TP4056X,TP4065,TP4062,TP4054X,TP4060,TP4083,TP4101,TP5410,TP4102,TP1550,TP4066,TP4067,TP4100,TP83XX,TP5000X,TP10系列,TP56,TP8305B,TP10,TP4057X,TP7660H,TP56系列

商品及供应商介绍 - 拓品微电子 - 2020/5/27 PDF 中文下载