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作者:无锡容纳电气2021/11/5 2:42:14






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。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。线路上直接检测主要是检测电容器是否已开路或已击穿这两种明显故障,而对漏电故障由于受外电路的影响一般是测不准的。

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。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。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。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。

 




电容器损坏在开关电源中出现的故障现象

电容器的损坏、失效有以下几种情况:

1)电容内部的短、断路损坏,故障现象是烧开关管及其他限流元器件,如***与开关电源中的限流电阻。同时,由于电容器投入运行后温度变化剧烈,内部压力增加,则会使渗漏油现象更为严重。电容短、断路损坏工作在高电压、大电流(例如彩电的开关电源、行输出电路)中的滤波电容器,当因某种原因使电压升高,并超过其耐压值时,使之击穿短路损坏,或由于整流二极管损坏后使有极性的电解电容器相当于工作在交流电路中,在较大的反向漏电流下发热而短路损坏。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。滤波电容短路后,常出现***丝或限流电阻烧断、电源厚膜块或开关管、整流管击穿之类的故障。主要表现为整机“三无”,这种故障在各类开关电源中带有共性。

2)电容器容量降低引起的低效或轻微漏电,其故障现象是电视图像“S”形扭曲或行不同步现象,对于现在的用IIC总线的电视机出现一些特别的故障现象,如果因影响使同步牌临界状态,伴音大可能影响到电视机的质量,使得伴章随时出现。对于电解电容的正、负极标志不清楚的,必须先判别出它的正、负极。主要原因是电容器的参数改变,但没完全失效,在一定程度上还有作用,但达不到应有的作用,使得现有的故障现象出现。而且此类故障不好判断与排除。

3)电容器容量消失引起的失效、完全漏电或爆浆,是电源中电容出现故障后难判别与维修的故障,因为测量电容器件,用万用表测试一切正常,但将电容安装在电路上后,电容的容量就完全消失,这是电路中难维修的软故障之一,即元器件不能承受电压,一有电压的存在,容易就完全消失。测量中,若指针向右摆动后不能再向左回到无穷大位置,说明电容漏电或已经击穿。



电容器的串并联后的额定电压

工具书上讲到了电容的串联及并联,但是要注意那是针对无极性电容而言。

这个例题来自一本还不错的教科书。

是算对了。但是,不符合解决工程问题的思路。因果关系。

没有讲述足够的原因,例如电荷守恒定律,电容串联之后,连个电容的电量 相同。

我们的结果是要,两个电容串联之后分压,这两个分压不超过额定电压。所以我们需要去计算分压,然后 对比额定电压。

而不是把题目当做一个数学题,只做数学计算,而忽略了物理和工程的意义。





在电源给电容器充电过程中的任一时刻,若电容器所带电荷量为q,则电容器两板间的电压U=qC。电容器漏油电容器出现漏油,如果是轻微漏油,可用粘胶剂进行修补并同时减轻负荷或降低环境温度,但是不能长时间继续运行。充电电流必然流经内阻r,设内阻r两端的电压为Ur,根据欧姆定律可知E电动势=U+Ur。所以不难想象,图6.12中斜直线上方的三角形面积,即为电源电动势做功QE电动势过程中被消耗在内阻r上而转变为焦耳热的能量。

问题解决了!在用电源给电容器充电的过程中,只能有一半的能量被电容器储存,必然有另一半能量消耗在回路的电阻之上。滤波电容短路后,常出现***丝或限流电阻烧断、电源厚膜块或开关管、整流管击穿之类的故障。如果电容器储存的能量很多,则消耗在回路电阻上的能量也就同样的多。如果这部分能量全部消耗在电源的内阻上,则对电源十分不利,这也是在充电回路中另外增加限流电阻的原因。

至此,可能还有一个疑问:如果对电容器充电的能量利用率仅有50%,给使用电容器作为电源的电动汽车充电不是会浪费很多电能吗?要知道上面讨论的是用有固定电动势的电源给电容器充电的情况,如果给大容量电容器充电,应该使用可变电动势的电源,这样可以使充电的能量利用率大大提高。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150000uF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是较为常用的。



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