在模块的设计与应用中，保持电容的计算是一个至关重要的环节，它对于确保电源在输入电压中断时仍能正常输出，以及保障系统的稳定运行起着关键作用。本文将详细介绍保持电容的计算方式，包括基于输出直流电压纹波、电源中断后保持时间和过渡时间的计算方法，同时还会探讨相关的注意事项和实际应用。

保持电容容量的基本计算原理

保持电容的容量可依据输出直流电压的纹波、电源中断后保持时间和过渡时间计算确定，其原理基于电容存储的能量与两端电压的关系。电容存储的能量公式为：，其中为存储的能量，为电容容量，为电容两端的电压。当通过电容向供电时，电容消耗的能量等于功率与时间之积，即，这里为功率，为电容放电时间。由此可得等式，其中为始点电容的电压，为末点电容的电压。通过变换这个等式，可计算出电容的容量：。

在实际应用中，根据定义，保持时间是从电源告警（BOK）到变换器关闭的时间。假设电源正常和变换器使能的门限值分别是 205V 和 185V，则电容容量计算公式可进一步简化为。需要注意的是，在实际应用电路中，保持电容、通常是串联的，所以每只电容的容量应是上述计算值的两倍，但额定电压可降低至 200V。保持时间、输出功率和总串联电容量的关系如图 1 所示。

基于直流电压纹波确定电容要求

根据允许的直流电压纹波（或电容的纹波电流）可确定电容的要求。同时，还应考虑变换器的纹波抑制和输出的纹波电压。以 Vicor 变换器为例，其纹波抑制（）和输入、输出电压的关系如下：。例如，对于 300V 输入、15V 输出的变换器，其纹波抑制是 56dB。若输入纹波电压为 10Vp - p，则输出纹波为 15mVp - p。这里，和分别是纹波的峰顶和谷底的瞬间电压对应整流电压的峰峰值，时间变化的计算公式为，其中为输入交流电压频率，为整流器导通角，导通角。在这个时间内，电容必须保持合适的直流电压。

额定纹波电流的考虑

选择保持电容时，还需考虑额定纹波电流，电容的额定纹波电流必须高于工作纹波电流。工作纹波电流（）大致等于：，其中为工作功率，为输入交流电压。例如，负载电压为 12V，负载所需功率为 320W。假设变换器的效率为 85%，则其输出功率为 375W，输入交流电压的范围是 90～264V，要求保持时间是 9ms。已知保持时间和输出功率，按图 2 所示关系，输出总电容值应是 820μF。因为两个电容串联，所以每个电容的值应是 1640μF。需要注意的是，保持时间不依赖于输入电压。

过渡时间的计算

过渡时间与输入电压、输出功率的关系如图 3 所示。当输入电压为 90V 时，过渡时间为 68ms。应当说明，过渡时间是依赖于输入电压的。

保持电容纹波电压和 DC - DC 变换器输出纹波的计算

保持电容两端的纹波电压与输出功率的关系如图 4 所示，在本中，保持电容两端的纹波电压应是 12V。DC - DC 变换器的纹波抑制与变换器输出电压的关系如图 5 所示，对于 12V 输出电压的变换器，其纹波抑制约为 60dB。因为直流电压的纹波是 12V，所以由输入造成的变换器输出纹波（120Hz）应是 12mVp - p。需要注意的是，新一代变换器的纹波抑制都大于 Vl - 200 系列及 VI - J00 系列变换器。

综上所述，在模块电源设计中，准确计算保持电容的容量、考虑纹波电流和纹波电压等因素，对于保障电源的稳定运行和系统的可靠性至关重要。通过合理选择和计算保持电容，可以有效应对输入电压中断等情况，确保电源在故障期内仍能正常输出，为电子设备的稳定工作提供有力支持。