ZHCUBT0 February 2024
总线电容器的一个主要功能是使总线电压变得平滑,并在开关时刻提供瞬态电流,从而使总线电压的纹波足够小。
当 PWM 开关频率增加时,对总线电容的要求会降低。由于 FET 的开关时间变短,电容器所需的电荷量变小,因此使用更高的 PWM 开关频率可以降低所需的总线电容值。
通常使用电解电容器作为总线电容器。电解电容器可以提供足够的电容,但也存在体积大、寿命短、高频特性差等缺点。相比之下,陶瓷电容器更稳定且尺寸更小,但陶瓷电容器可提供的电容有限。以下测试尝试通过增大 PWM 频率来用陶瓷电容器代替电解电容器。
通过在不同频率下测试电解电容器和陶瓷电容器的总线纹波,确定是否可以使用较小的陶瓷电容器。该测试使用了 60μF 和 100μF 陶瓷电容器(PN:C3225X7R2A106K250AC × 6 或 10)和 100μF 电解电容器(PN:ECA2AM101)。
如图 4-18 所示,随着频率增加,总线上的纹波逐渐降低,因此可以使用电容较小的电容器。但陶瓷电容器在低频 (< 80kHz) 下的电压纹波要大得多。该 10μF 陶瓷电容器在 50V 电压下的实际电容仅为 2.2μF,因此图 4-18 中对应于 60μF 和 100μF 陶瓷电容器的实际有效电容为 13.2μF 和 22μF。所以,其纹波大于 100μF 电解电容器的纹波。
当 PWM 频率增加到 80kHz 时,100μF 陶瓷电容器和电解电容器的电压纹波是类似的。因此,GaN 的超低开关损耗可用于将 PWM 频率提高到 80kHz。同时,为了减小尺寸,可以将电解电容器替换为容量相同的陶瓷电容器。