我有一些电容器被炸毁,我不确定这是什么原因。这绝对不是过压,也不是错误的极化。先介绍一下场景:
我使用这种方案设计了一个双级联升压转换器:
Vout 可以从以下公式获得: \$\ Vout=Vin/(1-D_\max)^2\$ 其中 \$D_ \max\$ 是最大占空比。
我想将 12V的输入电压升压到100V的输出电压。我的负载是100Ω,因此它会消耗 100W。如果我不考虑损失(我知道我太理想主义了,冷静点),输入电压源将提供8.33A
我们可以将电路分成两级,第一级的输出是第二级的输入。我的问题来了:
当 C1 两端的电压达到大约 30V 时,C1 就会爆炸。C1 额定电压为 350V,它是一个 22uF 电解电容器(径向)10x12.5mm。我完全确定两极分化是正确的。
第二阶段的输入电流(理想情况下)应该在 3.33A 左右(为了在这个阶段保持 100W 和 30V)。我知道电流可能会更高,但这是一个很好的近似值。开关频率为100Khz。
由于某种原因,帽子爆炸了,我真的不知道为什么。当然,当这种情况发生时,帽子(死)很热。
这可能是ESR的影响吗?该电容在 1kHz 时的耗散因数为 0.15。\$|X_c|= 1/(2*pi*100Khz*22uF) =0.07234Ω \$
所以 \$ESR=0.15*0.07234= 0.01Ω\$(对于更高的频率,DF 也会增加)对于 C1。
由于 L2 相当大,我希望 C1 提供一个相当恒定的电流,等于第二个 stange 的输入电流 (3.33A),因此 ESR 中消耗的功率应该在:\$3.33A^2 * 0.01Ω = 0.11W \$
这会使它变得太热并爆炸吗?我对此表示怀疑....
附加信息:
- L1 约为 1mHy
- L2 约为 2mHy
- D1是肖特基45V二极管
- 我尝试了两种不同的电容器:160V 22uF 爆炸了,然后我尝试了 350V 22uF 也爆炸了。
- 由于 PCB 布局,测量电容中的电流会很困难
- 第一个和第二个 MOSFET 都有一个小型缓冲 RC 网络。我认为这不会在 C1 中引起任何问题。
我在等你的想法!
编辑 n°1= L1 非常大,纹波仅为额定输入电流的 1%(假设 100W/12V = 8.33A),因此可以假设它几乎就像第一级输入的恒定电流。对于第二级电感电流纹波小于5%,也可以认为是恒流)。当 MOSFET 1 开启时,大约 8.33A 流过它,但当它关闭时,该电流(我们说“几乎恒定”)将通过 D1。我们可以说电容器中的电流为 \$ I_{D1} - I_{L2} \$ 。然后我们最终发现C1中的峰值电流必须在\$ 8.33A - 3.33A = 5A\$的数量级。电流差不多!它会耗散 \$5A^2 *0.01Ω = 0.25W \$ ...但看起来ESR 中耗散的功率并没有那么多。
正如有人所说,我可能还会考虑电容的内部电感,但我认为这不会是功耗的原因(我们知道电感器存储能量但不会将其转化为热量)无论如何,尽管上面的计算非常简化,可能会消耗更高的功率,我仍然想知道它是否足以让它沸腾和爆炸!