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。     

第7讲 电解电容器基础知识(二)——一般用途电解电容器

<正>1什么是一般用途电解电容器现在的电解电容器应用有很多领域,传统的电子线路中所应用的电解电容器称为一般用途电解电容器。除了一般用途之外,还有什么应用需要电解电容器?从应用历史进程看有以下多种类型:开关电源电解电容器;变频器电解电容器;节能灯电解电容器;家电中的电解电容器;新型能源应用中的电解电容器;逆变焊机应用;感应加热应用;气体放电灯应用;便携式电子设备充电器应用;LED照明应     

基于LC振荡器的DC/DC变换器研究

随着电源技术的飞速发展,开关电源的应用越来越广泛,并向着多功能化、小型化的方向发展.多功能化、抗电磁干扰、小型化、高转换效率已成为研究热点,但是小型化又引入了电压串扰的问题,因此提出了一种专门应用于隔离式DC/DC开关电源的LC振荡器,用于解决高电压与低电压之间的串扰问题,提高开关电源的转换效率.仿真研究表明,LC振荡器的工作时钟为180 MHz时,该隔离式DC/DC开关电源的输出电流能达到100 mA左右,转换效率也接近40％.     

开关电源用陶瓷电容器的最新技术动向

近年来,开关电源主要应用于办公室自动化设备中。最近,在录相机、彩电等各种电子装置中也得到广泛应用。同时对开关电源的性能要求也越来越高。由于采用谐振型变换器以及高可靠的部件和片状元件,使电源在小形化、长寿命和高效率等方面开辟了新局面。陶瓷电容器是最适合于开关电源的一种电容器,对于电源小形化和高性能起了一定作用。本文就开关电源用陶瓷电容器的现状及今后动向作一简述。     

电源模块散热的解决方案

随着电子科技和电源行业的发展，电源模块在社会的各个领域得到了广泛的应用。小型化、集成化将是未来电源的发展方向。由于功率密度越来越高，电源模块在使用过程中的将不可避免的遇到有关热设计方面的问题。尤其是AC／DC电源模块，因为有电解电容器的存在，如果长期工作在温度较高的环境，不仅会使电解电容器的使用寿命大大减少，甚至会烤干电解电容器内的电解液，造成模块工作异常或引发安全事故。因此好的热设计不仅可延长电源模块和其周围元器件的使用寿命，还可使整个产品发热均匀，减少事故的发生。这里就将电源模块应用方面的热设计做简单的描述，仅供参考。     

第14讲 LED用电解电容器

<正>1引言随着照明用LED、驱动器的廉价化,LED照明开始在各种照明领域中普及。对于交流供电的LED照明,输入整流滤波电容器是不可缺少的主要元件之一。由于是50Hz整流,电解电容器将是滤波电容器的唯一选择。尽管也出现过无电解电容器方案,从实用化角度,选用105℃/6000h~10 000h电解电的容器将是一个好的选择。2最初LED驱动器要求1W/μF几年前,LED照明开始实用化阶段,驱动器的设计与相对应的开关电源拓扑结构与控制模式(除恒流控制外)基本     

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     

第11讲 电解电容器基础知识(六)——一般用途电解电容器(续4)(铝电解电容器的寿命②)

<正>(上接第8期59页)(4)应用案例四:PFC采用铝电解电容器的问题没有PFC的通用电源电压的开关电源中,输入整流滤波电容器一般要选择5μF/W,才能确保流过电解电容器的纹波电流值低于额定纹波电流值。否则就会在最不利的条件下,输入整流滤波电容器的额纹波电流超过其额定电流。现在,75W以上的开关电源要求具有PFC功能,这时,工程师常会选择1μF/W的电容量。对于功率比较小的PFC     

开关电源控制模块CW3524及其应用

随着对电子设备小型化、微耗化和轻量化要求的不断提高,开关电源得到了飞速的发展。但是开关电源的控制电路较为复杂,设计、制作和维修都比较困难。近些年来虽然出现各类开关电源控制模块,但外围元件仍然相对较多,加之元器件离散性大,制作和维护仍感麻烦。本文先分析开关电源的基本原理,再介绍国内研制成功的开关电源控制模块CW 3524及其应用实例。 一、开关电源的基本工作原理 开关电源通常采用脉宽调制式(PWM)的时间比率控制变换器,当输入电压或负载发生变化时,自动     

第17讲钽电解电容器(3)

正1钽电解电容器的进步1.1多阳极钽电解电容器尽管钽电解电容器的ESR比铝电解电容器降低接近一个数量级,但是使用者还是希望能够有ESR更低的钽电解电容器。钽电解电容器的ESR不尽人意的根本原因,还是电解电容器为了获得尽可能高的电容量而采用腐蚀箔或者多孔化的方式获得更大的电极面积,但是这样就不可避免的存在电极深处到电极引出端存在较高的ESR。欲获得更低的ESR,就要减小电极深处到电极引出端的距离。我们知道,多个小容量     

20 kJ/s高频高压充电电源

为实现脉冲电容器组充电系统的大功率、小型化、适合野外工作并具有较高安全性能,研制了一台采用全桥逆变器结构和串联谐振电路且输出电压为10 kV、输出平均充电功率为20 kJ/s的高频高压充电电源,介绍了其电源结构、工作方式和电源的系统参数以及实验波形,其中重点介绍了电源的软件和硬件保护功能。针对高压电源要求的高压隔离问题,还介绍了高压继电器和光电隔离系统两项安全措施。实验证明该电源在大功率、小型化、工作安全可靠等方面达到了设计指标。     

开关电源中电解电容寿命预测分析

在开关电源产品中,电解电容是不可或缺的关键储能与电能变换元件。然而,在高纹波电流、高温的功率变换应用场合中,相对于其他电子元器件,电解电容的寿命是最短的。因此,电解电容是制约电源产品使用寿命的关键元件。首先从电解电容的内部结构与失效机理出发,指出温度是影响电解液挥发速率的最重要影响因子,并分别分析环境温度与纹波电流对电解电容使用寿命的影响。最后,以一台240 W高频开关电源样机中PFC母线电解电容为例,通过两种方式测量电容内部温升,测算的电容使用寿命满足产品整机规格要求。     

晶闸管控制三相电容器投切过程分析及仿真研究

针对三相供电系统中晶闸管投切电容器（TSC）的无功补偿问题,重点分析了TSC工作原理和投切过程,借助Matlab/Simulink平台对电容器的三角形外接法进行建模、动态仿真分析和研究,提出了无功补偿电容器合理投切方式和投切时刻控制方案,有效减小了投切过程中的冲击电流。     

高频开关电源主要磁性元件的设计

本文重点研究高频井关电源的磁性元件的设计,在高频开关电源设计过程中需要解决的一个关键问题,就是热的问题;而热主要来源是磁性元件,如何解决磁性元件的损耗及发热问题,减小磁性元件的尺寸也成为该课题的一个关键问题。所以磁性元器件的设计自然成为整个设计关节中相当重要的一环。     

基于电容器投切法的牵引供电系统谐波阻抗测试分析

针对牵引供电系统供电拓扑结构复杂、系统等效阻抗难以精确计算等特点,提出基于电容器投切法的谐波阻抗测试方法。并联电容器开关闭合的过程可以等效为一个谐波源向系统注入谐波电流,基于此建立了阻抗测试系统用于处理拓扑结构特殊的牵引供电系统,该阻抗测试系统由27.5 kV/380 V的变压器、电容器、开关和负载阻抗组成。考虑到现场测量中存在背景谐波、噪声等干扰,利用波动量法和小波分层算法对采集信号进行处理。基于Simulink仿真平台搭建牵引供电系统阻抗测量模型,仿真及误差分析结果验证了所提方法能有效地测量牵引供电系统的谐波阻抗。     

含电容单元的级联H桥七电平调制策略

针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题,采用电容替代其中利用率较低的直流电源,构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题,在载波层叠式脉宽调制策略的基础上,利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流,切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化,得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求,并结合最大连续放电区间,计算出最小参考电容,使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。     

小型化磁控管灯丝电源设计

介绍一种基于脉冲频率调制（PFM）高频开关电源技术的磁控管灯丝电源的小型化设计,基于该设计研制了满足磁控管灯丝加热要求的宽输出电流调节范围恒流灯丝电源;通过完善的保护电路设计,保障了电源在磁控管灯丝加热应用时的可靠性和安全性。     

高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制

为有效控制高压电容器高频恒流充电电源谐振变换电路的开关频率,研制了定频控制(占空比为50%,开关频率在整个充电过程中保持不变)的20 kW高压电容器充电装置逆变电路开关电路。通过提出的充电电源电路的并联负载谐振(PLR)DC-DC变换电路的等效电路模型,研究了充电电源装置的恒流充电原理,找出了电容充电初始阶段谐振电流和开关频率的数值关系。实验研究结果表明,当谐振变换电路开关频率接近于等效电路固有谐振频率的奇数分之一时,产生较大的谐振电流;为了实现谐振变换电路开关器件的零电流开通和关断,开关频率的大小始终可控制在小于等效电路固有谐振频率的1/2的范围之内。     

EMI滤波器高频寄生参数分析

开关电源的高功率密度、高开关工作频率和紧凑结构,对其电磁兼容提出了更高的要求,为了设计高性能的EMI滤波器。建立了电感、电容的高频等效电路,并分析了电感、电容随频率变化的特性曲线;通过分析传导干扰共模和差模的两种基本形式,建立了EMI滤波器相应的等效电路模型,并应用PSpice电路仿真软件分析了寄生参数对电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)滤波器插入损耗的影响。仿真结果表明,电感器高频等效并联电容(Equivalentparallel capacitor,EPC)、电容器高频等效串联电感(Equivalent parallel inductor,ESL)明显降低了EMI滤波器的高频插入损耗,为高性能滤波器的设计及插入损耗的计算提供重要的技术和数据参考。     

飞机电脉冲除冰电源系统的研究

为了使电脉冲除冰(electro-impulse de-icing,EIDI)系统中的高压储能电容器组高效、安全地充电,研究了一种基于DSP控制串联谐振型拓扑结构的脉冲电源.通过建立不同工作模态时的等效电路,理论分析并推导了电容器组的平均充电电流,同时通过合理设计脉冲电源的工作频率和谐振元件参数,使其工作在欠谐振状态,从而实现在较宽电压范围内的电容器的恒流充电和零电流软开关工作.因此当除冰用传感器检测到机翼表面有冰层时,即可使脉冲电源工作以达到除冰要求.