高频开关电源输出滤波电路的设计及研究

针对电感磁心和铝电解电容在高频纹波电流和电压电路中的特性和设计方法与低频电路中的不同,分析了工作在高频开关电源输出滤波电路中的铝电解电容的特性。给出了电感的详细设计过程以及铝电解电容的参数选择,并用Matlab仿真出设计滤波电路的频率特性曲线。实验结果表明,设计的高频开关电源输出滤波电路合理,能达到很好的滤波效果。研究结果对大功率高频开关电源的设计和应用有参考价值。     

基于Chained-SVR的铝电解电容老化预测

开关电源作为核电厂分布式控制系统(DCS)卡件的关键部分,其故障可能造成卡件的失效,甚至破坏核电厂的经济、可靠和安全运行。铝电解电容是开关电源最易受损的短寿命元器件之一。此处提出了一种基于链式支持向量回归(Chained-SVR)的铝电解电容老化预测方法,以实现对多个电容的同时预测。为验证该方法可行性,首先通过所设计的加速寿命试验(ALT)获取4组不同系列电容老化过程中等效串联电阻(ESR)和电容,以构建所需数据集;进而建立基于Chained-SVR的预测模型,以初始健康状态作为输入变量,实现对电容的老化预测。试验结果表明,Chained-SVR模型具有良好的泛化能力且对同系列电容老化预测表现出较高准确性。     

开关电源中铝电解电容ESR实时估测

在开关电源中,铝电解电容广泛应用于各种滤波网络。据统计,铝电解电容是开关电源中故障率最高、最为薄弱的环节。铝电解电容的等效串联电阻(ESR)是反映电容寿命的重要指标。应用一种基于改进EMD和Hilbert变换的新方法,实现ESR值实时估测。该方法对采集的信号进行经验模态分解(EMD),得到一系列本征模函数(IMFs),对所需的IMF进行希尔伯特变换计算ESR,从而得到ESR实时估测值。以Buck电路为例,基于Saber进行仿真实验,结果表明本方法对ESR估测相对误差小于5%,从而为铝电解电容故障与劣化分析提供了新的理论依据和方法。     

如何正确选用滤波电容

滤波电容在开关电源中起着非常重要的作用,如何正确选择滤波电容,尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员都十分关心的问题。 50Hz工频电路中使用的普通电解电容器,其脉动电压频率仅为100Hz,充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数,所需的电容量高达数十万μF,因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。而开关电源中的输出滤波电解电容器,其锯齿波电压频率高达数十kHz, 甚至是数十MHz,这时电容量并不是其主要指标,衡量高频铝电解电容优劣的标准是"阻抗-频率"特性,要求在开关电     

铝电解电容在LED常规线路中的应用

介绍了铝电解电容器的主要结构、等效线路和寿命计算公式,着重阐述了铝电解电容在LED灯的常规线路中的主要应用情况。其中针对3种主要应用,详细介绍了铝电解电容的作用、具体应用位置线路、纹波电流值的计算方法,并通过铝电解电容参数特性的分析,给出了相应的选型建议和注意事项。最后通过"加严应用端来料管控"、"加严供方稽查"、"加强应用端考核能力"、"新产品谨慎使用"4个方面的必要性分析,来说明如何更好地推广使用铝电解电容。     

高频变压器6集总电容等效电路模型转换

随着开关电源开关频率的不断升高,合理的高频变压器集总电容等效模型对功率变换器性能的分析具有极其重要的作用。首先介绍了已有的几类集总电容等效模型;其次,通过电路分析方法,研究了高频变压器几类集总电容模型的转换方法;最后,通过一款双绕组高频变压器的实际测试,论证了电容等效电路模型相互转换的可行性。     

小功率开关电源CLC纹波抑制电路特性分析

在便携式仪器中通常使用小功率开关电源为系统供电,电源的纹波噪声直接影响系统的性能.采用MAX606芯片设计了12V的开关电源,以π型CLC低通滤波器对其输出纹波进行抑制,通过改变电解电容的类型(贴片铝电解、直插铝电解、贴片钽电解)、电容值大小、电感值大小以及负载,分析了CLC电路纹波抑制特性.结果表明,小功率开关电源C...     

反激式变换器电磁辐射的FDTD仿真与分析

开关电源电磁辐射发射容易超出EMC标准限值,有必要对其形成机理、特性和预测进行研究。本文在建立电容、变压器、PCB引线、半导体开关等元器件模型基础上,对Flyback开关电源进行了时域有限差分(FDTD)建模,仿真研究了其在开放空间中远场电磁辐射的分布和规律。仿真结果表明开关电源输入/输出电缆是电磁辐射的主要影响因素,并验证了共模电感对远场电磁辐射的抑制作用。     

基于L6562的反激式开关电源设计

设计了一种基于L6562的反激式开关电源,并阐述了该电源的工作原理,对相关参数进行了计算推导。利用MOS管自身的输出电容与变压器原边电感产生谐振,通过适当控制实现了开关管的零电压导通。最后制作了样机,通过实验验证该LED电源与传统的反激式开关电源相比,能将开关损耗有效降低,并提高了效率。     

开关电源的故障预测及电解电容器退化研究

高效率的电源变换器广泛应用于航空电子系统,电源的故障会导致整个系统的崩溃,严重影响军用飞机的战备完好性目标。电子系统故障预测可以在故障发生前,有效地探测潜在故障,减轻损失。阐述了Buck型开关电源基本工作原理,介绍了其故障模式及物理失效模型,并详细阐述了电解电容器等效电路模型。通过仿真电解电容器的退化过程,得到开关电源的输出响应特性,表明了电解电容器退化对电源特性的影响.通过辨识电解电容器ESR的值,可以有效评估电容的健康状态,实现开关电源的故障预测。     

长寿命LED驱动电路专用电解电容器应用特性分析

本文提出了LED的长寿命与相对短寿命电解电容器之间的矛盾、影响LED灯及驱动电路寿命的因素。简单介绍了解决LED寿命与电容器寿命的解决方案,提出了超长寿命电解电容器是解决LED灯及LED驱动电路寿命的最适用的解决方案。介绍了国内外长寿命LED用电解电容器的现状。提出了小体积是高压电解电容器的技术关键,长寿命、低阻抗是长寿命低压电解电容器的技术关键。介绍了可以替代国外长寿命LED电解电容器的我国具有自主知识产权电解电容器。     

基于铝电解电容器放电规律的ESR和电容监测方法

铝电解电容器是电力电子系统中的核心组件,也是最容易失效的电力电子元器件之一,其运行状态直接影响电力电子系统的稳定性。为了及时发现并更换存在问题的铝电解电容器,提出了一种基于铝电解电容器放电规律的等效串联电阻(ESR)和电容的监测方法。通过对铝电解电容器放电过程中的电压曲线实时采样,并结合其放电过程中电压和电流之间的关系式,建立ESR和电容的计算模型。最后,设计一套可以监测铝电解电容器ESR值和电容值变化的系统,并进行实验验证。实验结果表明,该方法可以准确测量铝电解电容器的ESR值和电容值,从而验证了所提方法的可行性。     

Life prediction modeling of bus capacitors in AC variable-frequency drives

Aluminum electrolytic capacitors are the leading choice for ac variable-frequency drive (VFD) bus filters. Predicting the expected life of these components in this application is complicated by four factors. First, the electrical impedance of aluminum electrolytic capacitors is nonlinear with both frequency and temperature. Second, motor drives produce a spectrally rich ripple current waveform that makes energy loss difficult to compute. Third, the heat transfer characteristic of capacitor banks is dependent on design geometry. Fourth, the expected life of aluminum electrolytic capacitors is extremely sensitive to operating temperature. This paper describes a method for predicting bus capacitor life that addresses these problems by using a multiple component model for capacitor impedance, a motor drive simulation to create ripple current waveforms, a heat transfer model based on bank geometry, and a capacitor life model derived from the device physics of failure. An example is given showing the effect of ac line impedance on the relative expected life.     

LED驱动电路及多路均流技术探讨

介绍了不同功率级别的LED驱动器常用的几种电路拓扑,探讨了几种去电解电容的LED驱动电路方案以避免电解电容带来的寿命限制,并针对多路LED驱动存在的均流问题,分析了现有的主要均流方法。     

三相无电解电容LED电源

LED作为第4代光源具有其他光源所无法比拟的优势:高效,节能,长寿命等,但传统的LED电源驱动中因普遍使用电解电容,大大缩短了整体LED照明的寿命。为提高LED电源的寿命,针对路灯等大功率照明应用提出了一种三相无电解电容的LED驱动电源的设计方案。三相交流电作为输入,利用三相电之间的相位差,通过驱动电路并行向LED供电,使LED获得恒定的电流从而得到恒定光通量。根据叠加定理,给出了详细的理论推导和证明,并使用Matlab/simulink软件对于所提出的方法进行了仿真,仿真结果验证了该设计方案在无电解电容的情况下能够有效地驱动LED输出恒定光通量。     

无电解电容器的高功率因数可调光LED驱动器

提出了一个两级LED驱动器,功率级基于传统的PFC＋LLC构架,而该系统与传统结构的最大差异在于没有电解电容器,这延长了驱动器的寿命及提升了系统的可靠性。此外,与市场上现存的大多数LED电源不同,该电源采用直接控制输出电流,这实际上使得驱动器成为一个电流源。,本电源设计也实现了PWM调光功能。直接控制输出电流,能够有效克服温漂带来的缺点,实验结果验证了设计分析的正确性与可行性。一     

Output current ripple reduction of LED driver using ceramic‐capacitor‐input circuit and buck‐boost converter

This article proposes an LED driver that consists of a ceramic‐capacitor‐input rectifier and a buck‐boost converter. The LED driver has an advantage of long life because it does not contain any electrolytic capacitors. However, the issue with electrolytic capacitor‐less LED driver is that the ripple of the smoothed voltage becomes large due to insufficient capacitance of the smoothing capacitor. The proposed method, which uses the discontinuous current mode of a buck‐boost converter, reduces the output current ripple under such conditions. Experimental results using a 5.7 W LED driver prototype demonstrate that the proposed method reduces the output current ripple and that the percent flicker becomes 4.4%, which is smaller than the recommended upper limit of 8%.     

Current‐fed isolated PFC pre‐regulator for multiple LED lamps with extended lifetime

To emit high‐quality LED light, one or a bin of LED lamp(s) is normally driven by a PWM‐controlled constant current source to minimize device variation and achieve accurate brightness control. Powered from offline AC mains, the front‐end power converters should provide a relatively low DC voltage bus for the inputs of post‐end LED current regulators. To match the long lifetime of LEDs, the whole LED driver (ballast) should work as durably as the LEDs. However, the lifetime of the driver is usually limited by the high‐voltage electrolytic charge storage capacitors used in conventional PFC pre‐regulators. In this paper, our previously proposed resonant current‐fed isolated PFC pre‐regulator is extended to operate in discontinuous conduction mode (DCM). It allows the use of the low‐voltage storage capacitors on the transformer secondary, and therefore extends the overall lifetime of the LED lighting system. A detailed procedure for finding the expected lifetime of the low‐voltage electrolytic capacitor is given. As before, the high‐voltage stress on the main switches, which is typical in current‐fed isolated converters, is reduced substantially by taking advantage of the transformer leakage inductance necessary for resonance. Additionally, high efficiency is ensured by the use of dual non‐cascading structures. Steady‐state state‐space averaging analysis is performed for designing the converter in DCM operation. A prototype converter is built to verify performance of the proposed PFC LED pre‐regulator. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于LNK403EG的大功率LED照明电源设计

设计了一种采用LNK403EG为核心驱动芯片的带功率因数校正的LED驱动电源。该电源输入交流电压范围为90～265V,可以驱动输入电压为18V、电流为0.38A的大功率LED光源;电路中没有使用电解电容,延长了LED驱动器在高温下的工作寿命。     

铝电解电容器用电解液的烧煮工艺研究

以现有生产工艺为基础,通过调整配方,改进烧煮工艺,用正交试验研究中高压铝电解电容器用工作电解液.结果表明,通过添加不同分子量的高分子聚合物PVA,可以提高电解液的闪火电压,降低闪火时间.当以乙二醇为主溶剂,癸二酸铵、十二双酸铵、壬二酸氢铵、硼酸等为主溶质,添加1.15％（质量百分数）的高分子聚合物时,32s初闪电压为428 V,电解液64s时闪火电压达到500 V,制作的电容器（400 V、6.8μF）漏电流为13.5μA,损耗0.05,耐纹波寿命达到8kh.