如何计算电容的发热

如何计算电容的发热

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zhb837798001/article/details/139768395

在电子工程领域，电容发热是一个重要的考虑因素，特别是在高功率应用中。本文将详细介绍如何计算电容的发热，包括等效串联电阻（ESR）的概念、电容电流的产生原理和计算方法，以及最终的发热功率计算。

计算电容发热的公式基于电容器的损耗功率。基本公式为：

其中 I 是流经电容器的交流电流的有效值。

一、等效串联电阻（ESR）

ESR 是电容器等效电路中的一个电阻，低ESR电容器可以减少内部产生的热量，从而提高整体电路效率和长期可靠性。此外，低ESR电容器在高速电路中也至关重要，因为它们能够更好地进行滤波，避免大电流应用中的散热问题，从而延长电容器的寿命并减少电子电路的故障。因此，在设计电路时，通常会强调低ESR电容器的重要性。

以逆变器直流侧电容为例，如下所示：

电解电容C1型号为CD135 ,容值2200uf，耐压400V。

电容的esr与频率有关，如图所示：

一个2200uf的电容 ，在100hz下的esr大约为40毫欧。

二、计算电容电流

1.电容电流的产生原理

电容电流的产生与电容器充放电过程密切相关。当电容器两端的电压发生变化时，电容器内部的电荷会重新分布，以适应新的电压条件。这个过程中，电荷的流动就形成了电流。因此，电容电流的大小与电压的变化率成正比，即电压变化越快，电容电流就越大。

2.电容电流计算

电容电流计算公式为：I = C × (dV/dt)，其中I表示电容电流，C代表电容器的电容值，dV/dt表示电压随时间的变化率。

示波器采集到的的电容两端电压波形如下：

根据波形，纹波电压 Vpp 是 12V，频率 f 是 100Hz，电容 C是 2200µF。

计算纹波电流：

在这里，dV 是电压变化，dt 是时间变化的一半周期，半个周期是 5ms。

由于纹波电压为正弦波，其峰值变化率在一个周期内的最大值可以近似为：

纹波电流为:

三、计算电容发热

电容发热基于电容器的损耗功率，功率损耗计算为：

根据以上计算，电容的纹波电流约为 5.28 A，导致的发热功率约为 1.115 W。