开关电源已逐渐进入我们的日常生活和生产中,它以节能,环保,性价比高等优点,很快取代了以往传统的那种既笨重效率又低的“线性电源”,很快被人们所接受。(1)使用吸尘器时收音机会出现“啪啦、啪啦”的杂音,原因是吸尘器的马达产生的微弱(低强度高频)电压/电流变化通过电源线传递进入收音机,以杂音的形式出现,将这种干扰称之为“传导干扰”。而电容器在开关电源中是重要且容易产生故障的元器件之一,而且故障现象不容易判别,使维修较为困难。本文就针对电容器在开关电源中的作用阐述其原理,常见故障分析以及维修方法。
1, 电容在开关电源中的作用
1.1 滤波
滤波是电容的作用中很重要的一部分。主要原因就是温度加速化学反应而使介质随时间退化失效,这样电容寿命终结。几乎所有的电源电路中都会用到。滤波电容好比“水池”,将电能转变成池中的水并能将水还原成电能。从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上大于1 uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000 uF)滤低频,小电容(20 pF)滤高频。
2.外壳膨胀
由于电容器内部介质在电压作用下发生游离,使介质分解而析出气体或者由于部分元件击穿、极对外壳放电等均会使介质析出气体。如果熔断器的熔丝不爆断,经过几秒钟的充电后,切断电源,用带绝缘把的螺丝刀把电容器的两极短路放电,有火花发生说明电容器是好的。这些气体在密封的外壳中将引起压力的增加,因而引起外壳膨胀。所以,电容器外壳膨胀是电容器发生故障或故障前的征兆。在运行过程中若发现电容器外壳膨胀应及时采取措施,膨胀严重者应立即停止使用,以免事故扩大。
当电容器内部发生极间或极对外壳击穿时,与之并联运行的电容器组将对它放电,此时由于能量极大可能造成电容器爆1破。而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。由于低压电容器内部一般均装有元件保护熔丝,因此这种事故多发生在没有安装 内部元件保护的高压电容器组。电容器爆1破的后果,可能会危及其他电气设备,甚至引起电容器室(柜)发生火灾。为了防止电容器发生爆1破事故,除要求加强运行中的巡视检查外,主要的时安装电容器内部元件的保护装置,使电容器在酿成爆1炸事故前及时从电网中切除。
其实,高速系统中所有的实际接收1器都会有门输入电容,一般约为2pF。由于短路时流过电容器的电流很大,一般电容器都会爆裂或使其封口胶塞胀出。对于特性阻抗为50欧姆时,接收1器的RC上升时间大约为2.2*50*2=0.2ns。当Tr=1ns时,这个附加的0.2ns延迟几乎无法辨认,也就不重要了;但是如果当Tr=0.1ns时,那么0.2ns的时延就make a difference!
高速系统设计中一个“时髦”的术语就是串扰,它是一个信号干扰另一个信号引起的噪声,这主要是由相邻信号的容性耦合而引起的,原因是一个信号的变化会向邻近信号注入电荷从而干扰它们的电压。
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