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電容器及其寄生要素在連續(xù)同步降1壓調(diào)節(jié)器中形成不同的紋波電壓
圖3顯示了一個深度連續(xù)反激或者降1壓調(diào)節(jié)器的波形,其輸出電容器電流可以為正和負,而具體狀態(tài)會不斷快速變化。紅色線條清楚表明了這種情況,其電壓由這種電流乘以ESR得出,結(jié)果則為一種方波。在開關(guān)電源的原邊一旦采用有源濾波器電路,則鋁電解電容器的使用環(huán)境變得比以前更為嚴酷:(1)高頻脈沖電流主要是20kHz~100kHz的脈動電流,而且大幅度增加。電容器元件的電壓為方波的組成部分。它導(dǎo)致線性充電和放電,如藍色三角波形所示。僅當電流在過渡期間變化時,電容器ESL的電壓才明顯。這種電壓會非常高,取決于輸出電流升時間。請注意,在這種情況下,綠色線條需除以10(假設(shè)25 nS電流過渡)。這些大電感尖峰就是在反激或降1壓電源中經(jīng)常出現(xiàn)雙級濾波器的眾多原因之一。
作為超級電容器,其電荷的轉(zhuǎn)移很快,充、放電的速度以秒為單位,而傳統(tǒng)電池的充電則需要數(shù)個小時。理想狀態(tài)下,該電容器可以應(yīng)用于諸如電動汽車再生制動系統(tǒng)中,使用制動能量來產(chǎn)生電流并實現(xiàn)電流的即時存儲。
麻煩的是,由于表面積的限制,超級電容器的容量是有限的,遠遠低于當電池以卷的形式進行儲電的電容量。公司曾經(jīng)試圖增加電極的表面積,例如將多孔導(dǎo)電材料(如目前市場上占主導(dǎo)地位的活性炭)應(yīng)用于電容器中。但是,他們總是希望做得更好。
解決有限電容的一個方案是制備表面積非常高的材料,如碳納米管和石墨烯。這兩種物質(zhì)是由單層碳原子構(gòu)成,已經(jīng)用于制造高容量的超級電容器。補償電容在振蕩電路中,能使振蕩信號的頻率范圍得到擴大的電容,它與主電容并聯(lián)起輔助作用。但這兩種材料本身十分昂貴,生產(chǎn)相對困難,實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用不大容易。另一種氧化還原-活化分子,該分子容易吸收電子,然后釋放電子。但氧化還原-活化分子材料有自己的不足。在經(jīng)過一些電子周期之后,材料本身就會遭到破壞,其他材料則無法制作多孔的超級電容器。
處理故障電容器應(yīng)注意的安全事項
處理故障電容器應(yīng)在斷開電容器的斷路器,拉開斷路器兩則的隔離開關(guān),并對電容器組經(jīng)放電電阻放電后進行。(3)噪聲抑制,尖峰脈沖和緩沖器當感應(yīng)電路打開時,通過電感的電流會迅速塌陷,在開關(guān)或繼電器的開路上產(chǎn)生大的電壓。電容器組經(jīng)放電電阻(放電變壓器或放電電壓互感器)放電以后,由于部分殘存電荷一時放不盡,仍應(yīng)進行一次人工放電。放電時先將接地線接地端接好,再用接地棒多次對電容器放電,直至無放電火花及放電聲為止,然后將接地端固定好。由于故障電容器可能發(fā)生引線接觸不良、內(nèi)部斷線或熔絲熔斷等,因此有部分電荷可能未放盡,所以檢修人員在接觸故障電容器之前,還應(yīng)戴上絕緣手套,先用短路線將故障電容器兩極短接,然后方動手拆卸和更換。