一种纹波电流产生电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种纹波电流产生电路，包括直流源、第一电容、被测电容，第一电容两端并联在直流源两端，直流源用于提供直流脉动电压，还包括含有电感、第二功率管、第二二极管的低频脉动电流充电电路，含有变压器、第一功率管、第一二极管、功率管防护电路的高频脉动电流放电电路，控制及驱动电路，通过控制及驱动电路控制电解电容的低频脉动电流充电、高频脉动电流放电功能，真实地模拟电解电容的应用情况，实现电解电容纹波测试的功能，以验证电解电容的使用寿命。本实用新型专利技术的纹波电流产生电路具有测试耗能小、电路调节方便，可满足不用容量、不同电流纹波的测试要求，还具有电路简单、低成本、体积小、高性能的优点，具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种纹波电流产生电路
本技术涉及一种纹波电流产生电路，特别涉及应用于电解电容测试用的低频脉动电流充电，高频脉动电流放电的电流纹波产生的电路。
技术介绍
目前，开关电源广泛地应用到军事、工业及民用领域，实现能量变换与传递，满足负载的供电要求。在75W以下AC/DC应用场合，性价比较高的方案是采用二极管整流、经电解电容滤波，获得脉动电压，有后续的功率变换器提供工作电压。因电解电容的故有特性，从而限制AC/DC变换器的用途。一般，对于220VAC输入场合，采用400V耐压的电解电容作为母线滤波电容。但是，当电解电容的耐压大于250V，其低温一般只能工作到-25℃。不能满足要求工作在-40℃的部分应用场合，从而使得AC/DC变换器的应用受限。为了解决温度问题，可采用CBB薄膜电容来进行滤波，但存在体积过大、成本过高的缺点。由于电解电容的寿命与其耐压、等效串联电阻(ESR：EquivalentSeriesResistance)、纹波电流(RippleCurrent)、损耗角(tgδ)等因素有关，尤其是最大纹波电流，即额定纹波电流(IRAC)。在实际的应用场合中，电解电容的充放电形式表现为：低频脉动电流充电、高频脉动电流放电。低频充电频率为输入交流电压的2倍频率(如输入频率为50Hz/60Hz交流电，则电容充电的频率为100Hz/120Hz)，并且充电时间较短，在1ms内完成充电；高频放电频率为变换器的工作频率(如65KHz开关频率)。这种特殊的充放电形式对电解电容所承受的纹波电流有很大的影响，进而会影响到其使用寿命。对于电解电容纹波的测试，常规的方法是采用功率电阻+功率开关管的方式实现电解电容的充放电，如图1所示，由直流源、功率管、两电阻、控制及驱动电路构成的电路，以验证电解电容的使用寿命，由于采用的是电阻耗能的方式，电路较为简单。但该测试方法存在耗能大、系统体积大等缺点，难以满足当下社会的节能环保发展需求，并且会增加电解电容的生产成本，尤其是电解电容的测试成本。针对上述的问题，专利授权公告号CN105242737A的专利文献给出了一种纹波电流产生方法及电路，如图2所示，包括一直流源、一电感、一变压器、一电容(为被测电容)、一二极管和控制及驱动电路。该专利文献还给出了另外一种实施例，如图3所示。包括一直流源、一电感、一变压器、一电容(为被测电容)、一二极管和控制及驱动电路，可实现电解电容的充放电功能，具有成本低、耗能低、接线简单、体积小的特点。但是图2所示的电路仅能实现电解电容高频充放电的寿命验证，图3所示的电路仅能实现电解电容直流电流充电，高频电流放电的寿命验证。实际上，开关变换器中的电解电容的工作电流特点为：低频脉动电流充电、高频脉动电流放电。因此专利所提出的方法及电路均不能满足低频脉动电流充电的这个要求，从而会降低电解电容寿命测试结果的可信度。综上所述，对于电解电容的纹波电流测试，以验证其使用寿命时，现有的方法难以同时满足低功耗测试、真实模拟电解电容工作状态的要求，从而使得其测试的成本较高、测试结果可信度低。
技术实现思路
有鉴于此，本技术解决的技术问题是克服现有方法的不足，提出一种纹波电流产生电路，既能提供低频脉动电流充电、高频脉动电流放电的功能，真实地模拟电解电容的实际工作情况，又能实现能量回馈到电源，具有成本低、耗能小、体积小的优点，并且电路接线简单、使用方便、可靠性高、测试结果可信度高。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种纹波电流产生电路，用于被测电容的纹波电流测试，包括直流源、第一电容、被测电容，第一电容两端并联在直流源两端，直流源用于提供直流脉动电压，还包括含有电感、第二功率管、第二二极管的低频脉动电流充电电路，含有变压器、第一功率管、第一二极管、功率管防护电路的高频脉动电流放电电路，控制及驱动电路，变压器包括原边绕组和副边绕组，其连接关系为：低频脉动电流充电电路输入端连接直流源正极，低频脉动电流充电电路输出端连接高频脉动电流放电电路输入端，高频脉动电流放电电路输出端连接直流源正极，低频脉动电流充电电路控制端连接控制及驱动电路一控制端，高频脉动电流放电电路控制端连接控制及驱动电路另一控制端，驱动及控制电路用于实现对低频脉动电流充电电路和高频脉动电流放电电路中的第二功率管和第一功率管的状态控制；被测电容一端连接在低频脉动电流充电电路输出与高频脉动电流放电电路输入之间，被测电容另一端连接控制及驱动电路参考地。优选地，所述低频脉动电流充电电路中，第二功率管漏极作为低频脉动电流充电电路输入端，第二功率管源极连接电感一端、第二二极管阴极，电感另一端作为低频脉动电流充电电路输出端，第二二极管阳极连接直流源负极、控制及驱动电路参考地，第二功率管栅极作为低频脉动电流充电电路控制端。优选地，作为上述方案的一种改进，所述低频脉动电流充电电路中，电感一端作为低频脉动电流充电电路输入端，电感另一端作为低频脉动电流充电电路输出端，第二二极管阴极连接直流源正极，第二二极管阳极连接第二功率管漏极、控制及驱动电路参考地，第二功率管源极连接直流源负极，第二功率管栅极作为低频脉动电流充电电路控制端。优选地，所述高频脉动电流放电电路中，变压器原边绕组同名端作为高频脉动电流放电电路输入端，变压器原边绕组异名端连接第一功率管漏极，第一功率管栅极作为高频脉动电流放电电路控制端，第一功率管源极连接控制及驱动电路参考地、第一二极管阳极，第一二极管阴极连接变压器副边绕组同名端，变压器副边绕组异名端作为高频脉动电流放电电路输出端，功率管防护电路的两端连接在变压器原边绕组的同名端和异名端之间。优选地，作为上述高频脉动电流放电电路的一种改进，所述高频脉动电流放电电路中，变压器原边绕组同名端作为高频脉动电流放电电路输入端，变压器原边绕组异名端连接第一功率管漏极，第一功率管栅极作为高频脉动电流放电电路控制端，第一功率管源极连接控制及驱动电路参考地、变压器副边绕组同名端，变压器副边绕组异名端连接第一二极管阳极，第一二极管阴极作为高频脉动电流放电电路输出端，功率管防护电路的两端连接在变压器原边绕组的同名端和异名端之间。优选地，功率管防护电路由RCD电路或有源钳位电路构成。本技术所提的方案，可组合成4种实施方案，其工作原理在具体实施例中进行详细说明，综合本技术的工作原理，本技术克服了现有技术中电解电容纹波测试方法的不足，其有益效果为：(1)实现被测电容低频脉动电流充电、高频脉动电流放电的功能，真实模拟电解电容的应用情况；(2)被测电容放电能量回馈到输入电源，所提方案具有测试功耗小、体积小、成本低的优点。附图说明图1为现有技术的电阻式纹波电流产生的电路原理图；图2为现有技术的高频纹波电流产生的电路原理图；图3为现有技术的直流充电、高频脉动电流放电的电路原理图；图4为本技术的第一实施例的电路原理图；图5为本技术的第一实施例的仿真结果图；图6为本技术的第一实施例的仿真结果充电过程展开图；图7为本技术的第一实施例的仿真结果放电过程展开图；图8为本技术的第二实施例的电路原理图；图9为本技术的第三实施例的电路原理图；图10为本技术的第四实施例的电路原理图。具体实施方式本技术的专利技术构思为通过控制低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纹波电流产生电路，用于被测电容的纹波电流测试，包括直流源、第一电容、被测电容，第一电容两端并联在直流源两端，直流源用于提供直流脉动电压，其特征在于：还包括含有电感、第二功率管、第二二极管的低频脉动电流充电电路，含有变压器、第一功率管、第一二极管、功率管防护电路的高频脉动电流放电电路，控制及驱动电路，变压器包括原边绕组和副边绕组，其连接关系为：低频脉动电流充电电路输入端连接直流源正极，低频脉动电流充电电路输出端连接高频脉动电流放电电路输入端，高频脉动电流放电电路输出端连接直流源正极，低频脉动电流充电电路控制端连接控制及驱动电路一控制端，高频脉动电流放电电路控制端连接控制及驱动电路另一控制端，驱动及控制电路用于实现对低频脉动电流充电电路和高频脉动电流放电电路中的第二功率管和第一功率管的状态控制；被测电容一端连接在低频脉动电流充电电路输出与高频脉动电流放电电路输入之间，被测电容另一端连接控制及驱动电路参考地。

【技术特征摘要】
1.一种纹波电流产生电路，用于被测电容的纹波电流测试，包括直流源、第一电容、被测电容，第一电容两端并联在直流源两端，直流源用于提供直流脉动电压，其特征在于：还包括含有电感、第二功率管、第二二极管的低频脉动电流充电电路，含有变压器、第一功率管、第一二极管、功率管防护电路的高频脉动电流放电电路，控制及驱动电路，变压器包括原边绕组和副边绕组，其连接关系为：低频脉动电流充电电路输入端连接直流源正极，低频脉动电流充电电路输出端连接高频脉动电流放电电路输入端，高频脉动电流放电电路输出端连接直流源正极，低频脉动电流充电电路控制端连接控制及驱动电路一控制端，高频脉动电流放电电路控制端连接控制及驱动电路另一控制端，驱动及控制电路用于实现对低频脉动电流充电电路和高频脉动电流放电电路中的第二功率管和第一功率管的状态控制；被测电容一端连接在低频脉动电流充电电路输出与高频脉动电流放电电路输入之间，被测电容另一端连接控制及驱动电路参考地。2.根据权利要求1所述的纹波电流产生电路，其特征在于：所述低频脉动电流充电电路中，第二功率管漏极作为低频脉动电流充电电路输入端，第二功率管源极连接电感一端、第二二极管阴极，电感另一端作为低频脉动电流充电电路输出端，第二二极管阳极连接直流源负极、控制及驱动电路参考地，第二功率管栅极作为低频脉动电流充电电路控制端。3.根据权利要求1所述的纹波电流产生电路，其特征在于：所述低频脉动电流充电电路中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴辉，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44