制作稳压源时,电解电容的大小该如何选择?是如何计算的

发布网友发布时间：2022-04-23 14:52

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热心网友时间：2023-10-18 19:55

对于稳定电源的设计来说，电容是电路稳定的必要元件，被用来滤波，储存能量，频响/相位补偿，功率因数补偿等等。一般地，主要考虑的就是频率特性，也就是与频率相对应的等效串联阻抗（ESR）；其次是耐纹波电流大小；再次是必要的电容容量范围。这三者之间其实也是互有关联的。另外温度特性也很重要。（在制作电源用到的电源芯片的数据手册上，都有电容如何选择的说明，需要仔细阅读。）

当选择电容时，考虑成本的话，首要选择的就是铝电解电容，因为它容量较大，成本低廉，也比较安全，缺点是体积较大（当然体积大也有体积大的好处，散热好），ESR也比较高，高频效应较差，低温性能很差（例如-20摄氏度以下的应用，不要考虑铝液态电解电容，推荐用钽/铌电容或者固态铝电解电容）。

一般地，在数十到数百微法区间应用的电解电容的ESR是数十欧姆到零点几欧姆的数量级，相应的频率范围是几兆赫兹以下，其耐纹波电流约数十~数百毫安。对于低阻抗电解电容，其ESR则能减少一个数量级，即几十毫欧到几欧。

应按照纹波电压的要求来选取电容，例如要求纹波电压为100mV，则电容的纹流与ESR之乘积为0.1V（即：Ur = Ir x ESR，其中Ur为纹波电压，Ir为纹波电流），如果电容的ESR为0.5欧，则其耐纹流应至少为0.2A，而这两个数值所对应的电解电容都有哪些呢？一般就是100-1000微法，即可满足要求（可参看电解电容厂家提供的数据手册）。至于耐压值，在满足>额定电压*1.5的基础上，是越高越好了。比如输出12V，那么额定电压必须在18V以上，则20V和25V档的电容可选。

要保证高频特性好，电解电容能力不足，必须加其他电容来弥补，例如陶瓷电容，一般选择0.01-0.1微法的容量，需要注意的是陶瓷电容再大的话，其ESR很低，只有几毫欧-几十毫欧，ESR过小可能会引起输出纹波电压的振荡，也就是说单个电解电容的ESR也不能过低，一般在50毫欧-2欧之间就可以了，如果实在要求极低的纹波电压，可以多个电解并联。

对于要保证输出“硬”特性的电流，如果电压转换部分不够“硬”的话，单靠大容量电解电容来弥补电压跌落是不现实的。

总的来说，容量增大，ESR降低，耐纹波电流增大，体积增大，频率特性降低，ESL（等效串联电感）增大，这是电解电容的特点，所以并不是容量越大越好，要根据纹压和电解电容手册来选择合适的大小。

此解答只是从大体原则上给出了电解电容的大体选取范围，没有具体的量化显式的计算公式，因此仅供参考，真实的数据还要靠实践来获取，只有自己真正动手实践了，经验才是自己的。需要认真记录实验数据，查阅相关文档，动脑动手计算后，再写下心得笔记备案，知识才真正属于自己。

祝：试验成功，DIY愉快！

热心网友时间：2023-10-18 19:56

呵呵
准确计算是依照滤波要达到的纹波数据来的，计算很复杂，需要知道的其他数据很多，比如负载最大电流，负载阻抗特性，等等。很不实用。
通常工程上依照输出电流和应用情况来估算，指标是：1000uF/500mA。即每500mA的电流，需要1000uF的电容量。可调整范围为30%左右。