前言

　　開(kāi)關(guān)電源的輸出整流濾波電容器的作用主要是通過(guò)利用濾波電容器吸收開(kāi)關(guān)頻率及其高次諧波頻率的電流分量而濾除其紋波電壓分量。也就是說(shuō)是利用電容器的低阻抗而將交流電流分量的絕大部分，更希望是全部分流到濾波電容器上，使輸出電流沒(méi)有或非常小的交流電流分量。

　　無(wú)論正激式開(kāi)關(guān)電源工作輸出的矩形波電流，還是反激式開(kāi)關(guān)電源的鋸齒波電流，均含有極其豐富的高次諧波電壓與電流。這些高次諧波電流是不允許作為輸出電流成分流入負(fù)載，需要采用高頻阻抗低的電容器對(duì)其分流短路。這要求濾波電容器應(yīng)具有很好的阻抗頻率特性，這與工頻整流濾波對(duì)電容器要求大電容量的要求有所不同的（工頻整流濾波很容易濾除工頻的高次諧波，即使是40次也不過(guò)才2000Hz，一般電解電容器很容易實(shí)現(xiàn)）。因此開(kāi)關(guān)電源的輸出整流濾波電容器即使選用鋁電解電容器也應(yīng)低ESR的鋁電解電容器，而絕不能隨意到電子市場(chǎng)抓到什么樣的鋁電解電容器（只要電壓、電容量滿足要求）均可。這樣作的結(jié)果將是電源的輸出紋波電壓過(guò)高，特別是峰-峰值電壓過(guò)高。

　　1．輸出濾波電容器對(duì)輸出紋波電流的旁路作用

　　輸出整流濾波電容器的任務(wù)主要是旁路開(kāi)關(guān)電源輸出的高頻交流紋波電流分量，相當(dāng)于電源的交流等效電路中旁路電容器與負(fù)載分享紋波電流，如圖1。

圖1 旁路電容器與負(fù)載分享紋波電流的交流等效電路

　　圖中，電流源等效為開(kāi)關(guān)電源的逆變器部分產(chǎn)生的交流紋波電流。在高頻段，輸出整流濾波電容器的容抗已經(jīng)小于電容器的ESR，電容器的容抗可以忽略，這時(shí)的紋波電流只剩下旁路電容器的ESR與負(fù)載分擔(dān)。很顯然，如果旁路電容器的ESR比較大就會(huì)變成負(fù)載與旁路電容器的ESR分享紋波電流，這樣，旁路電容器的分流效果將大打折扣，影響旁路效果。所以除了對(duì)電容量的要求外，還希望旁路電容器的ESR越小越好。

　　2．不同電路拓?fù)湟蟛煌敵鰹V波特性

　　（1）正激式開(kāi)關(guān)電源要求的輸出濾波特性

　　輸出濾波電解電容器的性能直接影響開(kāi)關(guān)電源的性能，那么開(kāi)關(guān)電源的電路拓?fù)浜碗娐吩O(shè)計(jì)的合理性是否反過(guò)來(lái)也影響輸出濾波電容器的工作和壽命？結(jié)論是肯定的。通常開(kāi)關(guān)電源的主回路的電路拓?fù)渲饕校悍醇な剑ò娏鬟B續(xù)與電流斷續(xù)）、單管正激（包括雙管箝位和有源箝位）、半橋與全橋、推挽電路拓?fù)洹３醇な诫娐吠負(fù)渫?，其它形式的電路拓?fù)涠伎梢栽谥鏖_(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間使輸入的電能直接向輸出提供。

　　如果開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通占空比為100%，那么輸出濾波電容器上就沒(méi)有紋波電流，輸出濾波電容器也沒(méi)有存在的意義。同時(shí)輸出濾波電感如果為無(wú)窮大，則輸出濾波電容器上也沒(méi)有紋波電流，那么選擇什么樣的濾波電容也就無(wú)所謂。實(shí)際上為了穩(wěn)定輸出電壓開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通占空比不可能工作在100%，而且輸出濾波電感的電感量也不可能達(dá)到無(wú)窮大，因此輸出濾波電容器上還有紋波電流。這時(shí)紋波電流的大小主要看輸出濾波電感對(duì)電流的平滑作用如何，如圖2。

圖2 輸出濾波電感、電容器的電流波形

　　如果輸出電流在20%負(fù)載仍能連續(xù)則輸出濾波電容器僅承擔(dān)輸出電流的40%峰-峰值紋波電流，如紋波電流近似為三角波時(shí)，其有效值為：

　　其中Irms、IP-P、IO分別為輸出濾波電容器的有效值電流和峰--峰值電流?？梢缘贸霎?dāng)負(fù)載電流在20%、10%額定電流時(shí)為電流臨界連續(xù)狀態(tài)，則流過(guò)輸出濾波電容器的有效值電流為額定輸出電流的18.26%、9.13%。應(yīng)該說(shuō)相對(duì)輸出電流而言，這個(gè)電流是比較小的，對(duì)輸出濾波電容器的影響并不很大。

　　（2）反激式開(kāi)關(guān)電源要求的輸出濾波特性

　　如果是反激式開(kāi)關(guān)電源，情況將完全不同了，因?yàn)樗械妮敵鲭娏鳛殡姼校ǜ綦x型的為“變壓器”）提供，而電感電流的波動(dòng)均需要輸出濾波電容器來(lái)濾除，如圖3。

圖3 不同電流工作模式下的濾波電感、電容器的電流波形

　　在占空比接近0.4的理想狀態(tài)下，逆變器輸出電流峰值為輸出電流平均值的5倍；流過(guò)輸出整流濾波電容器的紋波電流有效值至少為輸出電流平均值的120%以上。

　　這就使得輸出整流濾波電容器不得不承受高有效值電流

　　3．對(duì)輸出濾波電容器性能的要求

　　由于正激式開(kāi)關(guān)電源電路拓?fù)渫ㄟ^(guò)輸出濾波電感平滑了逆變器輸出電流，因此需要輸出整流濾波電容器濾除的交流分量?jī)H為開(kāi)關(guān)電源額定輸出電流的20%以下，需要電容器的性能要求不是很高；

　　反激式開(kāi)關(guān)電源要求輸出整流濾波電容器“短路”逆變器輸出電流的所有交流電流成分，因此將流過(guò)非常高的有效值電流，要求電容器具有能夠承受這個(gè)電流的能力；不僅如此，為了盡可能將所有的交流電流分量“短路”要求輸出濾波電容器均由盡可能低的ESR，因此輸出整流濾波電容器將需要極低ESR的“高頻低阻”鋁電解電容器或低ESR鉭電解電容器以及陶瓷貼片電容器。選擇一般的低阻鋁電解電容器實(shí)則需要更多數(shù)量的才能滿性能要求。相對(duì)于電容量則不在時(shí)選擇依據(jù)。