一种纹波电流产生方法与电路技术

技术编号:12830266 阅读:143 留言:0更新日期:2016-02-07 17:20
一种纹波电流产生方法用电路,包括直流电源U,电感L1、L2、二极管D1、D2、场效应管Q1、Q2,脉宽调制控制电路P,被测电容,电感L2存在一个带有气隙的磁芯,被测电容和电感L串联后与电源并联;上管Q1,电感L2、下管Q2依次连接,连接点1、2分别通过D2、D1接至被测电容;控制电路P驱动场效应管Q1、Q2同步工作在开关状态,最大占空比小于0.5;利用Q1、Q2导通时对电感L2励磁产生放电电流,Q1、Q2关断时,电感L2通过D1、D2续流并去磁产生充电电流,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】
一种纹波电流产生方法与电路
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,PowerFactor,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(ElectromagneticInterference)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200一般由电解电容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℃。即在-40℃的环境下,如东北三省、新彊、以及高纬度的国家与地区,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(Ripplecurrent)、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100Hz-120Hz)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。即,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450BXC47MEFC18×25的进口电解电容,标称耐压450V,纹波电流为1200mA,105℃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℃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450BXC47MEFC18×25,一般用于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311V×1.2A=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,第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、两只场效应管,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,所述第二电感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第一电感串联后与直流电源并联;两只场效应管,其中一只作为上管,另一只作为下管,上管的漏极连接正端子,上管的源极连接第二电感的一端,连接点同时连接第二二极管的阴极;第二电感的另一端,连接下管的漏极,连接点同时连接第一二极管的阳极;下管的源极连接负端子;第一二极管的阴极连接正端子,第二二极管的阳极连接负端子;脉宽调制控制电路内部包括隔离驱动,同时驱动两只场效应管,两只场效应管同步地工作,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两只场效应管对第二电感激磁,在两只场效应管导通过程中,第一、第二二极管不导通;继而两只场效应管同步截止时,第二电感的续流电流通过第一、第二二极管、被测电容的输出端子向被测电容充电,第一、第二二极管处于导通状态;调节脉宽调制控制电路的输出占空比,使得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:本专利技术提供的另外一种纹波电流产生方法,包括直流电源,一电容,第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、两只场效应管,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,所述第二电感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第一电感串联后与电容并联;两只场效应管,其中一只作为上管,另一只作为下管,上管的漏极连接正端子,上管的源极连接第二电感的一端,连接点同时连接第二二极管的阴极;第二电感的另一端,连接下管的漏极,连接点同时连接第一二极管的阳极;下管的源极连接负端子;第一二极管本文档来自技高网
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一种纹波电流产生方法与电路

【技术保护点】
一种纹波电流产生方法,包括直流电源,第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、两只场效应管,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,所述的第二电感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;所述的两只场效应管,其中一只作为上管,另一只作为下管,所述的上管的漏极连接所述的正端子,所述的上管的源极连接所述的第二电感的一端,连接点同时连接所述的第二二极管的阴极;所述的第二电感的另一端,连接所述的下管的漏极,连接点同时连接所述的第一二极管的阳极;所述的下管的源极连接所述的负端子;所述的第一二极管的阴极连接所述的正端子,所述的第二二极管的阳极连接所述的负端子;所述的脉宽调制控制电路内部包括隔离驱动,同时驱动所述的两只场效应管,所述的两只场效应管同步地工作,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两只场效应管对所述的第二电感激磁,在所述的两只场效应管导通过程中,所述的第一、第二二极管不导通;继而所述的两只场效应管同步截止时,所述的第二电感的续流电流通过所述的第一、第二二极管、所述的被测电容的输出端子向所述的被测电容充电,所述的第一、第二二极管处于导通状态;调节所述的脉宽调制控制电路的输出占空比,使得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】
1.一种纹波电流产生方法,包括直流电源,第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、两只场效应管,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,所述的第二电感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第一电感串联后与所述的直流电源并联;所述的两只场效应管,其中一只作为上管,另一只作为下管,所述的上管的漏极连接所述的正端子,所述的上管的源极连接所述的第二电感的一端,连接点同时连接所述的第二二极管的阴极;所述的第二电感的另一端,连接所述的下管的漏极,连接点同时连接所述的第一二极管的阳极;所述的下管的源极连接所述的负端子;所述的第一二极管的阴极连接所述的正端子,所述的第二二极管的阳极连接所述的负端子;所述的脉宽调制控制电路内部包括隔离驱动,同时驱动所述的两只场效应管,所述的两只场效应管同步地工作,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两只场效应管对所述的第二电感激磁,在所述的两只场效应管导通过程中,所述的第一、第二二极管不导通;继而所述的两只场效应管同步截止时,所述的第二电感的续流电流通过所述的第一、第二二极管、所述的被测电容的输出端子向所述的被测电容充电,所述的第一、第二二极管处于导通状态;调节所述的脉宽调制控制电路的输出占空比,使得所述的被测电容中获得不同的高频纹波电流。2.一种纹波电流产生方法,包括直流电源,一电容,第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、两只场效应管,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,所述的第二电感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:所述的直流电源和所述的电容并联,所述的被测电容的输出端子和所述的第一电感串联后与所述的电容并联;所述的两只场效应管,其中一只作为上管,另一只作为下管,所述的上管的漏极连接所述的正端子,所述的上管的源极连接所述的第二电感的一端,连接点同时连接所述的第二二极管的阴极;所述的第二电感的另一端,连接所述的下管的漏极,连接点同时连接所述的第一二极管的阳极;所述的下管的源极连接所述的负端子;所述的第一二极管的阴极连接所述的正极,所述的第二二极管的阳极连接所述的负极;所述的脉宽调制控制电路内部包括隔离驱动,同时驱动所述的两只场效应管,所述的两只场效应管同步地工作,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两只场效应管对所述的第二电感激磁,在所述的两只场效应管导通过程中,所述的第一、第二二极管不导通;继而所述的两只场效应管同步截止时,所述的第二电感的续流电流通过所...

【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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