一种纹波电流产生方法用电路，包括直流电源U，电感L、变压器T的两个绕组为双线并绕、二极管D、场效应管Q，脉宽调制控制电路P，以及被测电容，变压器T存在一个带有气隙的磁芯并可调气隙，被测电容和电感L串联后与电源并联；场效应管Q和变压器T的绕组1串联后与被测电容并联；变压器T的绕组2和二极管D串联后与被测电容并联；控制电路P驱动场效应管Q，工作在开关状态，最大占空比小于0.5；利用Q导通时对绕组1励磁产生放电电流，Q关断时，绕组1续流并去磁产生充电电流，并回收了能量，这样来获得被测电容的纹波电流，具有成本低、耗能低、接线简单、体积小的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高频纹波电流的产生，特别涉及用于测试电解电容的高频纹波电流的 产生。
技术介绍
目前，开关电源应用很多，对于输入功率在75W以下，对功率因素（PF，Power Factor，也称功率因数）不作要求的场合，反激式（Fly-back)开关电源具有迷人的优势： 电路拓扑简单，输入电压范围宽。反激式开关电源由于元件少，电路的可靠性相对就高， 所以应用很广，为了方便，很多文献简称为反激开关电源。常见的拓扑如图1所示，该图 原型来自张兴柱博士所著的书号为ISBN978-7-5083-9015-4的《开关电源功率变换器拓 扑与设计》第60页，该书在本文中简称为：参考文献一。由整流桥101、滤波电路200、以 及基本反激拓扑单元电路300组成，实用的电路在整流桥前还加有EMI(Electromagnetic Interference)等保护电路，以确保反激开关电源的电磁兼容性达到使用要求。 滤波电路200 -般由电解电容CL构成，随着工业领域中智能化系统的推广，小功 率反激式开关电源向各个领域渗透，而其不足之处也随之体现出来，因为使用了电解电容 CL，而该电解电容的特性也因此限制了图1反激式开关电源的用途，众所周知，电容CL经常 为400V耐压的电解电容，而耐压大于250V的电解电容，其低温一般只能工作到-25°C。即 在-40°C的环境下，如东北三省、新彊、以及高炜度的国家与地区，小功率反激式开关电源的 使用变得棘手，当然，可以使用如CBB这种CBB薄膜电容来滤波，但体积过大，且成本过高。 设计一个开关电源时，经常面临该电解电容的寿命问题，而它的寿命一般由耐 压、等效串联电阻（ESR，是EquivalentSeriesResistance的缩写）、纹波电流（Ripple current)、损耗角（tgδ)等因素所决定，特别是最大纹波电流，又称为最大允许纹波电流， 即额定纹波电流（IRAC)，其定义为：在最高工作温度条件下电容器最大所能承受的交流纹 波电流有效值。并且指定的纹波电流为标准频率（一般为1〇〇Ηζ-120Ηζ)的正弦波绝对值。 电解电容在使用时，出现特殊的纹波电流，充电时，为交流电达到接近电压峰值时 产生的充电电流，这在授权公告号CN102594175B的说明书0008段中有充分的说明；充电的 电流频率为交流电的频率的两倍，为低频脉动直流电；而在放电时，是高频纹波电流，基本 上为反激式开关电源的功率级的激磁电流，若是电流断续模式，波形为三角波。上述的《开 关电源功率变换器拓扑与设计》第162页的图10-9 (b)有展现，由于为公知技术，这里不再 用图形展示。S卩，电解电容在反激式开关电源中作为输入整流滤波电容使用时，其纹波电流是： 充电为低频脉动直流电流，放电为高频纹波电流放电。 由于目前没有有效的测试方法、仪器来管控或验证电解电容额定纹波电流，所以 很多反激式开关电源达不到使用寿命，比如，标称为450BXC47MEFC18X25的进口电解电 容，标称耐压450V，纹波电流为1200mA，105°C寿命为12000小时的电解电容，应用于15W输 出的反激式开关电源上，效率为85 %，工作电压220VAC，实测纹波电流为59mA，在高温85°C 环境下，结果仅工作93天，即2230小时，该电解电容就已经失效。更换该电解电容及相关 损坏器件后，开关电源仍可正常工作。 即使在其它的应用场合，如带有PFC功能的大功率开关电源，先由BOOST电路升至 380V，对电解电容充电，得到较为平滑的直流电，再对双管正激或LLC变换器供电，同样，对 该电解电容的纹波电流的管控、了解，有助于掌握产品的预期设计寿命。 由于目前没有有效的测试方法、仪器来管控电解电容额定纹波电流，大部分设计 人员都是把电解电容装入开关电源的工作位置，实际测试其寿命，每测一只电解电容，就要 浪费一只开关电源，当电容寿命接近终了时，容易损坏开关电源，进一步引起成本上升。如 上述的450BXC47MEFC18X25, 一般用于15W输出的反激式开关电源上。但在测试或老化时， 比如在311V的直流下，纹波电流达额定纹波电流1200mA，那么开关电源的消耗功率就要达 到311VX1. 2A= 373. 2W，这样的电源本身成本不低，若输出是48V，效率为90%，目前业界 的做法是，把这48V，再逆变为220VAC返回市电，但效率为90 %左右，综合效率在81 %左右， 接线复杂，使用极不方便。为了缩短试验时间，一般都是放到恒温箱内高温条件下测试，这 种把电解电容装入开关电源的方法，占用空间大，接线也很复杂，且出现失效时，由于开关 电源也在高温环境下，无法区分是谁导致了失效。而且，更改一种型号的电解电容，就要重 新寻找对应的开关电源来对应，使用极不方便。 现有方法有很多不足之处：成本高、耗能很大、接线复杂、体积大、使用极不方便。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决现有的纹波电流产生方法与电路的不足，提供一种纹波 电流产生方法与电路，低成本、低能耗地提供高频纹波电流，具有接线简单、使用方便的特 点。 本专利技术提供的一种纹波电流产生方法，包括直流电源，一电感、一变压器、一二极 管、一场效应管，一脉宽调制控制电路，以及连接被测电容两只引脚的输出端子，包括正端 子与负端子，所述变压器包括第一绕组与第二绕组，第一绕组与第二绕组为双线并绕，且变 压器存在一个带有气隙的磁芯，所述的直流电源的输出有正极和负极，按下述方法连接成 纹波电流产生电路： 被测电容的输出端子和电感串联后与直流电源并联； 场效应管和变压器的第一绕组串联后与被测电容的输出端子并联； 变压器的第二绕组和二极管串联后与被测电容的输出端子并联； 脉宽调制控制电路驱动场效应管，工作在开关状态，脉宽调制控制电路的最大占 空比小于0. 5 ; 且连接要保证以下工作过程：场效应管导通时，被测电容的端电压，通过被测电容 的输出端子和已完全导通的场效应管对变压器的第一绕组激磁，在场效应管导通过程中， 二极管不导通； 继而场效应管截止时，变压器的第二绕组的续流电流通过二极管、被测电容的输 出端子向被测电容充电，二极管处于导通状态； 调节脉宽调制控制电路的输出占空比，被测电容中获得不同的高频纹波电流。 上述的方法，称为方法一，可以让被测电容的充电与放电，都获得高频纹波电流， 若让被测电容获得低频充电电流，高频的放电纹波电流，那么，本专利技术提供了方法二： -种纹波电流产生方法，包括直流电源，一电容、一电感、一变压器、一二极管、一 场效应管，一脉宽调制控制电路，以及连接被测电容两只引脚的输出端子，包括正端子与负 端子，所述变压器包括第一绕组与第二绕组，第一绕组与第二绕组为双线并绕，且变压器存 在一个带有气隙的磁芯，所述的直流电源的输出有正极和负极，按下述方法连接成纹波电 流产生电路： 所述的直流电源和电容并联，被测电容的输出端子和电感串联后与电容并联； 场效应管和变压器的第一绕组串联后与被测电容的输出端子并联； 变压器的第二绕组和二极管串联后与电容并联； 脉宽调制控制电路驱动场效应管，工作在开关状态，脉宽调制控制电路的最大占 空比小于0. 5 ; 且连接要保证以下工作过程：场效应管导通时，被测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纹波电流产生方法，包括直流电源，一电感、一变压器、一二极管、一场效应管，一脉宽调制控制电路，以及连接被测电容两只引脚的输出端子，包括正端子与负端子，所述的变压器包括第一绕组与第二绕组，所述的第一绕组与所述的第二绕组为双线并绕，且所述的变压器存在一个带有气隙的磁芯，所述的直流电源的输出有正极和负极，按下述方法连接成纹波电流产生电路：所述的被测电容的输出端子和所述的电感串联后与所述的直流电源并联；所述的场效应管和所述的变压器的第一绕组串联后与所述的被测电容的输出端子并联；所述的变压器的第二绕组和所述的二极管串联后与所述的被测电容的输出端子并联；所述的脉宽调制控制电路驱动所述的场效应管，工作在开关状态，所述的脉宽调制控制电路的最大占空比小于0.5；且连接要保证以下工作过程：所述的场效应管导通时，所述的被测电容的端电压，通过所述的被测电容的输出端子和已完全导通的所述的场效应管对所述的变压器的第一绕组激磁，在所述的场效应管导通过程中，所述的二极管不导通；继而所述的场效应管截止时，所述的变压器的第二绕组的续流电流通过所述的二极管、被测电容的输出端子向所述的被测电容充电,所述的二极管处于导通状态；调节所述的脉宽调制控制电路的输出占空比，所述的被测电容中获得不同的高频纹波电流。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王保均，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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