扫码关注
输出纹波不大，电解电容却明显发热
输出电压纹波看起来不大，并不等于电容承受的交流电流很小。电解电容的纹波电流会在ESR上产生损耗，频率、温度和散热条件都影响最终温升。
01输出纹波电压不能代替纹波电流
电源板带载运行一段时间，输出电压用示波器看只有几十毫伏纹波，滤波电解电容外壳却明显发热。若仅凭纹波电压判断电容工作很轻松，容易漏掉真正的压力：交流纹波电流。电容处于输出滤波位置，并不意味着它只承担一个平稳的直流偏置。
在整流与开关电流交替作用下，电容持续充放电。示波器测到的输出端电压是多种阻抗和并联支路共同作用后的结果，不能直接读出某一只电容的有效值电流。电容并联了陶瓷电容、聚合物电容或多只铝电解时，各支路还会按阻抗分配电流。
尤其在多相电源或开关频率较高的设计里，电压波形较平滑，并不排除某一频段的交流电流集中流经某只电容。需要分清测试的是输出节点纹波，还是器件本身承受的电流。
Nichicon不同电容系列的阻抗与ESR随频率变化，选型时不能只看单点参数。
02ESR与纹波电流决定内部损耗
对电解电容，内部发热的重要来源之一是纹波电流流过等效串联电阻ESR。近似可用P≈I_rms²×ESR理解损耗趋势；这里的电流必须取有效值，而不是峰峰值。如果电流有多个频率分量，还要考虑ESR随频率变化，不能拿一个常温、单频参数概括全部损耗。
一些工程师选电容先看耐压、容量，最后才确认额定纹波电流。容量合适不代表承受电流的能力也合适。同样是数百微法的电容，不同系列、尺寸和内部结构的ESR与允许纹波电流可能差很多。
还有一种情况是低温下ESR增大，启动或负载变化时更容易出现额外损耗；长时间高温工作后，电解液老化又可能使ESR进一步变大。因此样机刚装好时温升正常，也不代表寿命后期仍能保持相同状态。
Nichicon给出的ESR与温度关系示例，说明环境温度会改变损耗条件。
03电容发热也可能来自相邻器件
摸到电容外壳温度高，不能直接认定内部纹波损耗过大。整流二极管、电感、变压器和功率电阻靠得太近时，热传导、热辐射或热风循环都可能抬高电容外壳温度。部分结构把电容放在散热器出风方向，也会产生类似现象。
比较有用的做法是同步记录环境温度、器件外壳温度、负载和工作频率，再与附近热点的位置对应。红外热像能看分布，但金属外壳的发射率、反光和测量角度会影响结果；要做定量比较，仍应使用经过确认的测温方法。
若具备条件，可在相同负载下比较不同ESR系列的电容温升，或者测量电容支路纹波电流。不能仅靠换一只“更大容量”的电容来验证判断，因为它同时改变了ESR、尺寸和散热条件。
纹波电流、环境温度与预计寿命的关系示例，具体取值以相应电容系列规格书为准。
04额定纹波电流要核对条件
电容手册上的额定纹波电流通常附带测试频率、温度和寿命条件。某个数值是在105℃、100kHz下给出的，就不应未经换算直接当成所有频率、所有环境下的允许值。制造商可能给出频率修正系数和温度修正规则，应使用对应系列资料。
另一个容易忽略的是最高工作温度。电源柜内环境温度已经偏高时，电容内部因纹波电流再产生温升，留给寿命的余量会减少。对要求多年连续运行的设备，寿命评估不能只看25℃样机的短时温升。
如果纹波电流已经接近额定值，应结合实际频谱、环境温度与器件排列重新评估，而不只是追求更低的输出电压纹波。对同一块板而言，电压波形好看与电容寿命满足要求，是两个需要分别验证的结果。
声明：
本文由凡亿教育整理，转载请注明来源！
投稿/招聘/广告/课程合作/资源置换 请加微信：13237418207
