ZHCUCS0A January 2025 – July 2025
4.3.4 PWM 频率对直流总线电压纹波的影响
总线电容器的主要功能是使总线电压变得平滑并在开关中提供转换电流，从而保持总线电压纹波足够小，以使 FET 时间变得更短，电容器所需的命令量变小，且使用更高的 PWM 开关频率降低所需的总线电容值。通常，将总线电容器用电解电容器安装。在以下测试中，尝试用陶瓷电容器代替电解电容器，从而在不同的频率下增加 PWM 纹波电解电容器和陶瓷电容器的频率。
对工作状态下的 400μF 陶瓷电容器进行了以下测试，并与1000μF 电解电容器数据进行了比较。
图 4-18 电解电容器在 8kHz PWM、10A 时的纹波电流和纹波电压
图 4-20 陶瓷电容器 8kHz PWM、10A 时的纹波电流和纹波电压
图 4-19 电解电容器在 80kHz PWM、10A 时的纹波电流和纹波电压
图 4-21 陶瓷电容器 80kHz PWM、10A 时的纹波电流和纹波电压
如结果所示，一量频率增加，总线上的纹波会逐渐降低，因此可以使用电容较小的电容器。但陶瓷电容器在低频下的电压纹波要大得多。由于该 10μF 陶瓷电容器在 36V 电压下的实际电容仅为 4μF （来自 GRM32EC72A106KE05 数据表），因此对应于400μF 陶瓷电容器的实际有效电容为 160μF。当 PWM 频率增加到 80kHz 时，400μF 陶瓷电容器（160μF 有效电容）和 1000μF 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。
图 4-22 陶瓷电容器纹波电流从 8kHz 变为 10kHz
图 4-23 陶瓷电容器纹波电压从 8kHz 变为 10kHz