中心議題：

• 超級電容器在整流濾波中的應用

解決方案：

• 整流濾波對於電容器的基本要求
• 超級電容器用於整流濾波
• 測試結果對比

本(ben)文(wen)將(jiang)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)用(yong)於(yu)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)，並(bing)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)和(he)具(ju)體(ti)實(shi)現(xian)，測(ce)試(shi)證(zheng)明(ming)

，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)，而(er)且(qie)其(qi)濾(lv)波(bo)效(xiao)果(guo)俱(ju)佳(jia)。其(qi)與(yu)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)相(xiang)比(bi)，具(ju)有(you)其(qi)很(hen)大(da)的(de)優(you)勢(shi)。

濾波電容器在整流濾波電路中起著重要作用，電容量越大濾波效果越好。特別是在低壓整流（如5V、3.3V甚至更低的電壓）輸出時往往因為濾波電容器的電容量不夠大而產生較大的紋波電壓。通過測試表明
，整流濾波電路輸出1A電流時
，分別采用 1000
、2200、3300
、4700和10000微法的濾波電容器，紋波電壓的峰峰值分別為：6V、2.8V、1.9V、1.1V和0.6V。ruguocaiyonggengdadelvbodianrongqi，lvboxiaoguojianghuigenghao。wentishidarongliangdianrongqitijida。zenyangjiejuezhegewentine？renmenlikexiangdaonengfoujiangchaojidianrongqiyongyuzhengliulvbo
，benwenjiangtongguolilunfenxiheshiyangeiyuxiangjindefenxiheshiyanjieguo。

整流濾波對於電容器的基本要求

在開關電源中
，輸出整流濾波對於電容器而言有四點基本要求
，它們分別是：有足夠的電容量、符合要求的額定電壓、符合要求的ESR（等效串聯電阻）和可以承受相應的紋波電流值。隻有同時滿足這四點基本要求

，超級電容器才可以用於開關電源的輸出整流濾波。
      
超級電容器作為整流濾波電容器的可能性

duiyuchaojidianrongqieryan，takeyiqingeryijudedadaofalajidianrongliang，guchaojidianrongqishiyouzugoudedianrongliangzuoweizhengliulvbo。yiqianchaojidianrongqideedingdianyabijiaodi，suirankeyitongguoduozhichuanliandefangshijiejue，danshiduozhichuanlianhoujiangdaozhiESR的增大，從而增加了ESR的問題。而超級電容器不能用於輸出端的整流濾波的主要原因是：在開關電源的輸出端整流濾波時
，要求濾波電容器有盡可能低的ESR
，而以前的超級電容器多隻串聯後的ESR 很大，這使得超級電容器在用於輸出整流濾波時會發熱。例如：5個4.7F的超級電容器串聯使用時，其ESR大約為300mΩ，這時，若在超級電容器上流過 2A輸出電流時，功率為1.2W
，這個功率將導致超級電容器嚴重發熱。不過現在的超級電容器已經達到了很高的水平，例如AVX公司生產了一係列 bestcap®超級電容器

，它同時具有高額定電壓與低ESR的特點，如：一隻90mF/12V的bestcap®超級電容器的ESR約為90mΩ，這與 300mΩ相比小很多。可見，bestcap®超級電容器的ESR遠低於以前的超級電容器，從而可以同時解決額定電壓與ESR的問題；餘下的問題就是能否通過相應的紋波電流是否符合要求。選擇適合的電容量時（例如選擇每安培負載電流1000~10000μF），鋁電解電容器基本上不存在不能承受紋波電流
，而且其ESR比較低
，所產生的效應基本上對鋁電解電容器幾乎沒有影響。bestcap®超級電容器的ESR與鋁電解電容器的差不多，而且其具有非常的好阻抗頻率特性
，故bestcap®超級電容器可以承受相應的紋波電流值。圖1為bestcap®超級電容器的阻抗頻率特性圖。由此可見
，bestcap®超級電容器適用於輸出整流濾波。

超級電容器用於整流濾波

現以90mF/12V的超級電容器為例，其相關參數為額定電壓12V

，額定電容量90mF

、ESR90mΩ
、體積48×30×6.1mm

，溫度範圍-40℃~+70℃。

用超級電容器作為整流濾波電容器

與一般的整流濾波電路一樣，超級電容器用於整流濾波的電路和輸出電流、流過濾波電容器的電流波形如圖2，隻不過濾波電容器換成了超級電容器。以前，由於超級電容器的額定電壓很低（僅2.7V），需要數隻超級電容器串聯。對於9V輸出的穩壓電源（考慮市電電壓的變化
，整流輸出電壓約為10~12V）
，但現在隻采用一隻90mF/12V bestcap®超級電容器就可以實現9V輸出的穩壓電源的濾波。

測試結果對比

通過對采用兩隻插腳式16V/33000μF的鋁電解電容器並聯作為濾波電容器的整流濾波電路。在整流輸出電壓平均值為9V
，負載電流2.2A時的整流輸出紋波電壓如圖3，所使用的示波器為F105B數字示波表，選擇A通道，AC耦合
，時基5mS/div（每格5mS），通道設置100mV/div（每格100mV）。從圖中可以看到紋波電壓的峰峰值（ΔY）為412mV，充電與放電（電壓波形的上升與下降）時間基本相同。通過工頻變壓器降壓後的整流電路，由於工頻變壓器的漏感作用（抑製電流變化），使濾波電容器幾乎工作在或者是充電、或者是放電的狀態
，與市電直接整流的狀態不同。

測試結果表明整流輸出濾波電容器選擇10000μF/A（每安培輸出電流用1萬微法）的濾波電容時，輸出電壓的紋波電壓的峰峰值約為 510mV，與理論分析結果的600mV/A很接近。因此，對於低壓整流濾波電路，為了獲得低紋波電壓將不得不采用非常大的濾波電容器，不僅體積大而且價格很高。[page]
                                 
現在采用一隻AVX公司生產的90mF/12V bestcap®超級電容器作為整流濾波電容器
，在與上麵的例子相同的測試條件下
，測得輸出電壓的紋波電壓峰峰值為312mV
，如圖4所示。從紋波電壓峰峰值可以看出一隻90mF /12V bestcap®超級電容器作為濾波電容器的紋波電壓峰峰值比兩隻16V/33000μF的鋁電解電容器並聯作為濾波電容器的紋波電壓峰峰值少 100mV，即采用一隻90mF /12V bestcap®超級電容器作為濾波電容器比采用兩隻16V/33000μF的鋁電解電容器並聯作為濾波電容器的濾波效果好。

chaojidianrongqizuoweizhengliulvbodexiaoguobingbuxianglixiangdianrongqinayangshishuchudianyajiejinyitiaozhixian，ershiyouyixiebodong，yuanyinshichaojidianrongqiyouxiangduiyibandianrongqidadeESR。一隻90mF/12V bestcap®超級電容器的ESR約為90mΩ，濾波電容器上的充

、放電的電流差約為輸出電流平均值的2倍，因而在輸出端出現約310mV的由於ESR 的電壓波動
，即使如此，還是可以得到很低的紋波電壓。

由此可見，一隻90mF/12V bestcap®超級電容器的濾波效果相當於一隻56000μF電dian解jie電dian容rong器qi。同tong時shi由you上shang述shu的de參can數shu可ke知zhi，超chao級ji電dian容rong器qi的de體ti積ji比bi鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi的de體ti積ji小xiao很hen多duo
，故gu在zai低di壓ya整zheng流liu濾lv波bo的de應ying用yong中zhong超chao級ji電dian容rong器qi將jiang具ju有you很hen大da的de性xing能neng優you勢shi、價格優勢和體積優勢。
                                      
通過上述兩個實驗結果的對比可知
，bestcap®超級電容器可以用於電源輸出端的整流濾波，而且其濾波效果俱佳。其與電解電容器相比，具有其很大的優勢。同時bestcap®超級電容器具有額定電壓高、ESR低、阻抗頻率特性好的特點，在今後的研究中
，可以通過實驗進一步了解超級電容器新的特性和應用
，擴展張超級電容器的應用領域。