182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194

Раздел 16 Импульсные источники питания

Выбор пассивных компонентов

Характеристики конденсатора

Конденсатор характеризуется главным образом тем, что он накапливает заряд под воздействием приложенного к нему напряжения. Реальный конденсатор можно представить как комбинацию сопротивления, ёмкости и индуктивности. Эквивалентные схемы реальных полярного и неполярного конденсаторов изображены на Рис. 6.1.

Эквивалентные схемы реальных полярного и неполярного конденсаторовРис. 6.1. Эквивалентные схемы реальных полярного и неполярного конденсаторов

Обратите внимание, что в полярных конденсаторах имеется также паразитный диод, который позволяет течь току, если конденсатор включен в обратном направлении. Этот диод является настоящим физическим диодом, образованным металлами и оксидами, применяемыми для пластин и диэлектрика. Полярные конденсаторы изготавливаются из металлов, называемых «вентильными» из-за характеристик металла и оксидного диэлектрика. Вентильные металлы, применяемые в производстве конденсаторов, — это алюминий, тантал и ниобий.

Первостепенное влияние на характеристики реального конденсатора оказывают его ёмкость, эквивалентная последовательная индуктивность (ЭПИ) и эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Следует также принимать во внимание возможные неисправности (отказы) для каждого типа конденсатора, чтобы при проектировании источника питания обеспечить его надёжность. Каждый тип конденсаторов имеет свои отличительные особенности с точки зрения возможных отказов.

Характеристики потерь энергии в конденсаторах описываются в каталогах и справочных данных тремя параметрами: коэффициентом рассеяния, тангенсом угла потерь и импедансом.

На Рис. 6.2 показаны взаимозависимости величин, определяющих характеристики потерь в конденсаторе.

Взаимозависимость величин, определяющих характеристики потерь в конденсатореРис. 6.2. Взаимозависимость величин, определяющих характеристики потерь в конденсаторе

Заметьте, что все три параметра зависят от ХC и XL (ЭПИ). Так как ХC и XL частотно-зависимы, то и характеристики потерь также зависят от частоты. Отметим также, что любой внешний фактор, влияющий на величину емкости, например приложенное напряжение или изменение температуры, воздействует также и на характеристики потерь. Коэффициент рассеяния выражается в процентах:

DF = ЭПС / XC x 100.

На практике для обеспечения требуемого напряжения пульсаций DF должен быть не менее 67%.

Тангенс угла потерь и коэффициент мощности тесно взаимосвязаны. Коэффициент мощности — это косинус угла, образованного векторами полного сопротивления и ЭПС. Тангенс угла потерь — это тангенс смежного угла.

tgδ = ЭПС / XC.

Полное сопротивление равно модулю вектора, образованного векторами ЭПС и ХС комбинации с XL). Во всех приведённых ранее примерах при расчёте напряжения пульсаций использовались параметры ЭПС и ХС. Вместо этого мы могли бы просто использовать величину полного сопротивления.

Предельно допустимый ток пульсаций зависит от величины ЭПС. Если через конденсатор течёт переменный ток, то активная мощность рассеивается именно в ЭПС. Рассеивание мощности обусловливает повышение температуры конденсатора. Для каждой из технологий производства конденсаторов существуют свои предельно допустимые значения рассеиваемой мощности и рабочей температуры.

182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194