對于中小輸出功率開關電源的工作頻率除少數因價格限制而仍采用20~40kHz外,大多數均在50kHz以上;DC/DC電源模塊大多在300kHz以上;大功率開關電源的開關頻率受主開關(一般采用IGBT)的開關速度限制而一般在20~40kHz。盡管開關頻率有所不同,但是開關電源的輸出整流濾波電容器的作用基本相同,容碩貼片鋁電解主要是通過利用濾波電容器吸收開關頻率及其高次諧波頻率的電流分量而濾除其紋波電壓分量。
在開關電源輸出端用的濾波電容,與工頻電路中選用的濾波電容并不一樣,在工頻電路中用作濾波的普通貼片電解電容器,其上的脈動電壓頻率僅有100Hz,充放電時間是毫秒數量級,為獲得較小的脈動系數,需要的電容量高達數十萬微法,因而一般低頻用普通鋁電解電容器制造目標是以提高電容量為主,電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優劣的主要參數。
在開關穩壓電源中作為輸出濾波用的貼片電解電容器,由于大多數的開關電源工作在方波或矩形波的狀態,含有及其豐富的高次諧波電壓與電流,其上鋸齒波電壓的頻率高達數十千赫,甚至數十兆赫,它的要求和低頻應用時不同,電容量并不是主要指標,衡量它好壞的則是它的阻抗頻率特性。
隨著頻率的升高,容抗下降、感抗上升,容抗等于感抗并相互抵消時的頻率為鋁電解電容器的諧振頻率,這時的阻抗最低,僅剩下ESR。如果ESR為零,則這時的阻抗也為零;頻率繼續上升,感抗開始大于容抗,當感抗接近于ESR時,阻抗頻率特性開始上升,呈感性,從這個頻率開始以上的頻率下電容器時間上就是一個電感。
由于制造工藝的原因,電容量越大,寄生電感也越大,諧振頻率也越低,電容器呈感性的頻率也越低。這就要求它在開關穩壓電源的工作頻段內要有低的等效阻抗,同時,對于電源內部,由于半導體器件開始工作所產生高達數百千赫的尖峰噪聲,亦能有良好的濾波作用,一般低頻用普通電解電容器在10kHz左右,其阻抗便開始呈現感性,無法滿足開關電源使用要求。
用于開關穩壓電源輸出整流的貼片電解電容器,要求其阻抗頻率特性在300kHz甚至500kHz時仍不呈現上升趨勢。電解電容器ESR較低,能有效地濾除開關穩壓電源中的高頻紋波和尖峰電壓。而普通電解電容器在100kHz后就開始呈現上升趨勢,用于開關電源輸出整流濾波效果相對較差。在實驗中發現,普通CDII型中4700μF,16V電解電容器,用于開關電源輸出濾波的紋波與尖峰并不比CD03HF型4700μF,16V高頻電解電容器的低,同時普通電解電容器溫升相對較高。當負載為突變情況時,用普通電解電容器的瞬態響應遠不如高頻電解電容器。
開關電源為了高效率而提高了工作頻率的高頻化,特別是小型高輸出開關電源中輸入濾波用電容器要求高紋波性,輸出端低阻抗化。要使輸出濾波用電容器在高頻下低阻抗化,必須降低等效串聯電阻。