测量母线电容的纹波电流

测量母线电容的纹波电流

纹波电流产生的能耗是引起电容内部温升的主要原因，在测量纹波电流的基础上可以进一步估算电容的能耗、温升和使用寿命。这种不破坏电容外壳的寿命评估方法，特别适于内部压力较大、电解液容易通过测试孔渗漏、因此不能准确测量芯子温度的母线电容。

本文记录了变频器测试室在电容纹波电流测试上的一些尝试，包括频域内进行的分析。

1、测试电容纹波电流存在的困难

①测试结果不稳定——纹波电流的幅值和形状不断变化。由于变频器直接从工频电网整流、输入阻抗低，不同的供电端口（电源输出阻抗不同）、三相电网电压的不平衡、甚至微弱的电压波形畸变都会显著地影响输入电流的形状和幅值。

②可操作性差——电容纹波电流流经的线路较短，而公司常用的Tek电流探头体积大，测试前往往需要人为地串入测试连线；这不仅操作困难，还会引入误差。

③电容ESR的非线性——电容内部的热损耗不仅取决于纹波电流的幅值，还受纹波电流频率分布的影响，即各谐波分量对应的ESR不同，因此测试还需要延续到频域内进行。

2、解决措施

①测试结果不稳定——对于75kW以下的测试样机（没有标配电抗器），选取容量超过变频器额定输入容量五倍的配电柜供电；测试时间选择在电网负载较轻的时段；多次记录测试结果，选取最接近统计平均的测试数据作进一步分析。

②可操作性差——公司新购置的CWT系列的皮管电流探头体积小，测量范围和频带宽，能够直接测试部分变频器母线电容的纹波电流。

③电容ESR的非线性——用示波器的FFT功能在频域范围内对谐波电流进行测量。

3、测试结论

①用示波器的FFT功能可以定量分析电容纹波电流的频域分布。

②整流桥输出电流中的交流成份几乎全流入了变频器的母线电容，它产生热耗占电容

总功耗的绝大部分，是影响电容温升和整机寿命的决定因素。

③ 母线电容的纹波电流中，还包括由逆变桥输入电流突变引起的、频率由电路分布参数决定的高频铃振电流。

④ 考核电容的纹波电流，在现阶段只适合于散热条件接近或劣于自然冷却的应用场合。

4、测试记录及分析

4.1 从时域波形观察纹波电流的谐波分布

下图是22kW 变频器满载输出时的波形记录。由于电容正常工作时几乎没有直流电流流过（漏电流仅数毫安），为了分析纹波电流的构成，我利用信号输入的交流藕合方式，滤除了整流桥输出电流中的直流成份，仅剩下交流分量（下图中CH3）。

CH3－整流桥输出电流（AC 藕合）

CH1－电容纹波电流

CH2—电容电压（AC 藕合）

隐去上图中的电压测量通道（CH2）、调整水平时基和信号增益后，得到下图的记录；在下右图中，我还重合了电容纹波电流和整流桥输出电流（交流成份）信号的零点。

从上图记录可以看出，在两水平格内（1mS ），电容纹波电流（CH1）出现了六次突变，产生电流突变的频率正好是变频器的缺省工作载频（6kHz ）。上右图中，整流桥输出电流的交流分量（CH3）和纹波电流（CH1）的“基调”完全拟合。

进一步放大水平时基（下图）、仔细观察纹波电流的突变能够发现：在纹波电流突变后，还有高频的铃振电流（约350kHz）出现，该铃振电流的峰-峰值高达62.5A，有效值约22A （62.5/2.828）。

CH3－整流桥输出电流（AC藕合）

CH1－电容纹波电流

CH2—电容电压（AC藕合）

（上图中，垂直光标对应铃振电流的正峰值和铃振电压的（向下）过零点——铃振电流相位落后铃振电压约90°——即在上百千赫的高频段内，母线电容已显现出电感特性。）

4.2 频域分析

利用示波器的FFT运算功能，可以定量分析复杂信号的频谱。

为全面反映电容纹波电流的谐波成份，测试时示波器应选取峰值采样模式（如下左图）；若只关注低频段的谐波电流，可选择均值采样模式，自动滤除高频谐波（下右图）。

峰值采样模式下捕获的纹波电流波形及其频谱均值采样模式下捕获的纹波电流波形及其频谱

在进行频域分析（FFT计算）前，应对时域波形作以下的预处理：测试波形在窗口的开始和结尾处应平滑的接近于零；频域分析时要选择能精确测试频率峰值幅度的Flat-top模式；选择较低的水平扫描速度可降低有效取样率、增加FFT显示的低频分辨率。

下右图是对电容纹波电流和整流桥输出电流在低频段进行的FFT分析，图中横轴显示0～5kHz的频率范围（0.5kHz/DIV），纵轴标注谐波有效值40dBA～-40dBA （10dBA/DIV）。

电容纹波电流（上图）左图信号0～5kHz频段内的FFT分析（500Hz/DIV）

整流桥输出电流的交流分量（上图）左图信号0～5kHz频段内的FFT分析（500Hz/DIV）

对上图的频域分析结果的统计如下：

上表计算结果显示：由频域分析得到的整流桥输出电流（交流分量）约51.2A，同上节时域波形的测量值（51.9～52.0A）近似，这表明示波器FFT计算和时域波形测量的一致性。

更重要的是：电容纹波电流的频谱在低频段和整流桥输出电流的频谱几乎等同，这说明整流桥输出电流（交流分量）几乎全流进了母线电容。

下右图是在0～50kHz 频域范围内进行的FFT 分析。不难看出，在逆变桥载频（6kHz ）及其倍频处都存在明显的谐波电流，电流幅值随着谐波次数的递增逐渐减小。

电容纹波电流 （上图） 左图信号0～50kHz 频段内的FFT 分析（5kHz/DIV ）

整流桥输出电流的交流分量（上图） 左图信号0～50kHz 频段内的FFT 分析（5kHz/DIV ）

对上图分析结果的统计如下。由于各次谐波电流以有效值累加的方式的构成纹波电流，因此在下表中忽略了幅值小于基波（300Hz ）电流0.05倍的电流分量，即下表中只列出了大于2.2A （7dBA ）的谐波电流。

如果认为电容的纹波电流仅由整流桥和逆变桥的动作频率构成，计算频域内纹波电流的幅值为54.5A （224.1652＋）

，远小于时域中的测试结果（58.27～58.69A ）。 在整流桥和逆变桥的动作频率的基础上，考虑时域测试中看到的铃振电流，电容纹波电流的有效值为58.8A （222224.1652＋＋）

，这与时域中的结果相同。

4.3 计算电容的等效纹波电流

在纹波电流的频域测试的基础上，按照电容生产商提供器件资料，可计算出各次谐波电流等效120Hz的纹波电流幅值，并最终得到用于估算电容寿命的等效纹波电流。

22kW变频器母线电容选用四个3300uF/400V的电容器，经两串两并构成。电容用户手册中纹波电流对频率的折算因子为：

等效纹波电流的计算过程如下表：

从上表的计算结果可知：在22kW变频器母线电容的纹波电流中，整流桥输出电流的交流分量占有效值的主要部分（46.5A/50.6＝91.9％），由它产生的热耗也占电容功耗的绝大部分（84%）；纹波电流的低频分量是影响电容温升和整机寿命的决定因素。

5、电容纹波电流的合格判据

上节已计算出母线电容的等效纹波电流约为50.6A，由于整机的母线电容由4个3300uF/400V的电容器两串两并构成，则流经每个电容纹波电流约25.3A；而在器件资料中，电容在40℃的环境下使用寿命满足2K小时的条件是：等效纹波电流小于22.2A；由此得到的结论是：变频器在最高环境温度（40℃）下满载工作时，电容的使用寿命将小于2K小时，更不满足规格书要求的10K小时！

该变频器已转产多年，虽然偶尔也有电容失效的市场反馈，但电容实际表现出的可靠性并没有纹波电流计算结果显示的那么差劲。我认为实际应用和理论估算出现的巨大差异，是

因为国内的电容器生产厂家没有顾及电容的实际应用环境。

器件厂家通常在自然散热的条件下测试并定义电容的额定纹波电流，而变频器在整机设计上优先考虑了母线电容的散热——通过金属支架安装在整机的进风口。由于电容寿命主要决定于环境温度和芯子内部温升，实际应用中电容允许流过的纹波电流必然随散热条件而变化。当应用环境散热条件优于自然散热时，同样温升允许的纹波电流幅值会增大；应用环境散热恶劣时，允许的纹波电流的幅值相应减小。

国外的电容生产厂家充分考虑了各种散热条件对电容额定纹波电流的影响。例如EPCOS 在手册中根据电容底部是否加装散热器，给出了两个“额定纹波电流”，同时还给出了各种外形的电容表面温升对应不同冷却风速的变化曲线……可惜，国内的电容厂商却没有提供这些有价值的经验数据。

因此我认为：若能准确测试电容芯子的温升，则不必测试电容的纹波电流；考核电容的纹波电流，在现阶段只适合于散热条件接近或劣于自然冷却的应用场合。

附录1：电容器热损耗的测试

在电容纹波电流和电压测试波形的基础上，利用示波器的计算功能，还能进一步验证母线电容的视在功率、能耗和损耗因子（tanδ）。

在下图中，中间的运算通道是电容纹波电流和纹波电压的乘积（零点为屏幕的中点，垂直增益为1kVA/DIV），运算通道的有效值约393V A，平均值约83W。

CH1－电容纹波电流

Math＝CH1×CH2

CH2—电容电压（AC藕合）

虽然上图的测量结果还包含电容分压电阻的交流功耗，但其幅值仅毫瓦数量级〔P＝（9.6V）2/51kΩ＝1.8mW〕，完全可以忽略。即：母线电容的视在功率约393V A，电容ESR 的损耗约83W，损耗因子约为0.21（83/393）。

附录2：CWT系列皮管电流探头相对Tek电流探头的测试误差

以下对比了皮管电流探头和Tek－6303XL电流探头对同一电流的测试结果，相对误差小于5%。

图中，CH1－皮管电流探头测试通道，CH2－Tek探头测试通道

附录3：电网分析仪（FLUKE43B）频域测试误差

电网分析仪虽然也有频域分析功能，但它仅适用于较低频段（小于3kHz）信号的分析，不能满足逆变桥载波频率及其谐波的测试要求。

以下是FLUKE43B和示波器对同一纹波电流进行的频域分析的记录。可以看出，在高频段（大于0.6kHz），FLUKE43B出现了超过10%的测试误差。

FLUKE43B的频域分析结果（基波为300Hz）示波器的FFT分析结果（0～50kHz，5kHz/DIV）

铝电解电容的耐压测试方法

电解电容器的耐压测试方法 电解电容器耐压测试及应用 电容的耐压，表示电容在一定条件下连续使用所能承受的电压。如果加在电容上的工作电压超过额定电压，电容内部的绝缘介质就有可能被击穿，造成极片间短路或严重漏电。因此，电容的工作电压不能大于其额定耐压，以保证电路可靠工作。 对于电解电容器，漏电流是性能指标中重要的一项。电解电容的漏电流与电压的关系密切，漏电流随工作电压的增高而增大。当工作电压接近阳极的赋能电压时，漏电流会急剧上升。通过测试电解电容的漏电电流，可以推算出它的极限耐压和额定耐压，对于电路中电容耐压的取值，有直接的参考意义。 根据这个原理，笔者设计并制作了～款电容耐压测试仪，其线路简单、成本低廉、制作容易，较好地解决了业余条件下电容耐压测试的问题。 变压器T1和T2型号相同，背靠背对接，提供高低压两组电源，并起到隔离作用。低压的经整流滤波后，由R1、DWl、Q1、Ral～Ral 1组成电流可调的恒流源。高压的经整流滤波后由Rbl～RblO、DW2分压，Q2输出可调的直流电压。使用时选择合适的电压Uc和电流Jc，将被测电容接到Cxa、Cxb两点上，此时会看到电压表指针缓慢偏转，达到一定的位置后静止，指针所指的电压即为该电容在漏电电流为lc时所承受的耐压。 波段开关K3、K4（各单挡11位）分别是测试电压和电流（即漏电流）选择开关，其测试量程如表1所示。表2为测试电路中的元件清单。 一、测试电路的使用方法 1.将测试电压调到比电容额定电压高一些的挡位。如测试35V的申容。可将挡位放到64V，测试50v的电容，可将挡位放到64M或96V.挡位高一些对测试结果影响不大，只是挡位越高，三极管Q1的功耗相应会大一些。 2.选择合适的测试电流。测试电流应根据电容容量来选择，容量越大测试电流也越大。对于4700μF以上的电容，可选择大于10mA的测试电流；对于1000～4700μF的电，容，可选择5mA左右的测试电流：对于10μF以下的电容，可选择0.2～1mA的测试电流。 3.红色鳄鱼夹接电容正极，黑色鳄鱼夹接电容负极。接好后看到电压表指针先匀速缓慢偏转。正常情况下偏转位置应超过额定电压，当达到某一值时其指针偏转变慢，并且越来越慢，最终静止下来，此时电容的漏电流等于Q1集电极的恒流电流，电压表所指示的电压，为此电容在漏电电流为Ic时所承受的耐压，可粗略认为是该电容的极限耐压。 4.测试完毕后将开关K2闭合，待电容放电后取下。 表3是利用附图的测试电路测量的部分电解电容器的产品实例。 二、测试经验总结 1.电容容量越大，测试电流（漏电流）也应相应变大。 国产的铝电解电容器，在额定电压6.3～450V，标称容量10～680μF时，漏电流可按下列公式计算：I≤（KxCxU）／1000公式中：I为漏电流（mA）；K为系数（20℃±5℃时，K=O.03）；U为额定工作电压（V）；C为标称容量（μF）； 2.由于电解电容器只能单向工作，如将电解电容正负端接反测试，在5mA电流下测试其电压会极低，大约只有4V 左右。 3.长期不用的电解电容器，由于氧化膜的分解，容量、耐压都有一定的衰减，在第一次使用时，应先加低压（1／2额定耐压）老化一段时间（等效电解电容器的赋能）。 4.同样的容量和耐压的电解电容器，其体积较大、分量较重的一般耐压性能更好些；同样的容量和耐压的电解电容器，其相同的测试电流，电压指针偏转快的，漏电流较小。 5.正品电解电容极限耐压一般为其额定电压的120％左右。 6.当工作电压高于额定电压时，电容就较容易击穿。因此选用电解电容时，应使额定电压高于实际工作电压，并要预留一定的余量，以应付电压的波动。一般情况下，额定电压应高于实际工作电压的10％～20％，对于工作电压稳定性较差的电路，可酌情预留更大的余量。 7.使用本电路测试电解电容器，不会造成电容的损坏。 三、测试电路的改进 1.由于没有购买到合适的电压表头，DC250V以上挡不能指示。如果能够换成DC320v表头就比较理想。表头量程也不宜太大，否则会降低分辨率，用这样的表头去测试低耐压电容时，会造成读数偏差太大。 2.为了取得更准确的测试电压，可将Rbl～Rbl0分压电阻换成相应稳压值的稳压管（加限流电阻）或多圈精密可调电阻。 3.V1若换成数字式电压表，电压读数将更加直观、精确。不过需另外加装一组DC5v浮动电源。

详细解析电源滤波电容的选取与计算

电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.。电容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流越小滤波效果越好。电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。 电源滤波电容的大小，平时做设计，前级用4.7u,用于滤低频，二级用0.1u，用于滤高频，4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。一般前面那个越大越好，两个电容值相差大概100倍左右。电源滤波，开关电源，要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大，而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。大电容是防止浪涌，机理就好比大水库防洪能力更强一样；小电容滤高频干扰，任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路，也就有了自谐振，只有在这个自谐振频率上，等效电阻最小，所以滤波最好！ 电容的等效模型为一电感Ｌ，一电阻Ｒ和电容Ｃ的串联， 电感Ｌ为电容引线所至，电阻Ｒ代表电容的有功功率损耗，电容Ｃ． 因而可等效为串联ＬＣ回路求其谐振频率，串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f=1/(2pi*LC)．，串联ＬＣ回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻，所以中心频率处起到滤波效果．引线电感的大小因其粗细长短而不同，接地电容的电感一般是１ＭＭ为10nＨ左右，取决于需要接地的频率。 采用电容滤波设计需要考虑参数： ESR ESL 耐压值 谐振频率

电解电容器测试方法详解

电解电容器测试方法详解 1目的 为了规范电解电容器来料检验及抽样计划，并促进来料质量的提高，特制定该检验规范。 2适用范围 适用于本公司IQC对电解电容器来料的检验。 3准备设备、工具： 所需工具及其规格型号如表一所示： 表一（工具规格型号） 品名规格/型号数量品名规格/型号数量 调压器0V～450V/三相1台电流表UNI-T 1台 万用表FLUKE-117C 1台游标卡尺mm/inch 1把电桥测试仪Zen tech 1台双综示波器LM620C型1台高低温交变湿 1台温度计1支热试验箱 4外观物理检测 4.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。电容器上的标识应包括：商标、工作电压、标准静电容量、极性、工作温度范围。4.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。 4.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度以及引出端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内，且外观尺寸要符合本公司选用要求。 4.4 检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况；且其标识清晰牢固、正确完整。 4.5检查其引出端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引出端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。 4.6 检查电解电容标注的生产日期不应超过半年，并作好记录。 5容量与损耗测试 5.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（电解电容一般会有±20%的误差范围），其损耗角正切值tanθ(即D值)大小是否符合国家标准（电解电容器tanθ≤0.25）。 5.2对Zen tech电桥测试仪的使用方法：正确连接电源以后，按“POWER”键开启测试仪的工作电压；按“LCR”键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。

变频器直流母线电容纹波电流计算方法

变频器直流母线电容纹波电流计算方法 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。 使用电解电容器的作用主要有以下几个： （1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差； （2）提供逆变器开关频率的输入电流； （3）减小开关频率的电流谐波进入电网； （4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量； （5）提供瞬时峰值功率； （6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。 电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。 直流母线电容纹波电流的计算 纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。 但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。 本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。

变频器中直流母线电容的纹波电流计算

變頻器中直流母線電容的紋波電流計算 1 引言 各類電動機是我們發電量的主要消耗設備，而變頻器作為電動機的驅動裝置成為當前“節能減排”的主力設備之一。它一方面可以起到節約能源消耗的作用，另一方面也可以實現對原有生產或處理工藝過程的優化。目前應用最多也最廣的是交-直-交電壓型變頻器，即中間存在直流儲能濾波環節，一般採用大容量電解電容器實現此功能。 使用電解電容器的作用主要有以下幾個[1]： （1）補償以電源頻率兩倍或六倍變化的逆變器所需功率與整流橋輸出功率之差； （2）提供逆變器開關頻率的輸入電流； （3）減小開關頻率的電流諧波進入電網； （4）吸收急停狀態時所有功率開關器件關斷下的電機去磁能量；（5）提供暫態峰值功率； （6）保護逆變器免受電網暫態峰值衝擊。 電解電容器設計選型所需要考慮的主要因素有以下幾個：電容器的電壓、電容器量、電容器的紋波電流、電容器的溫升與散熱、電容器的壽命等等。這些因素對變頻器滿足要求的平均無故障時間（MTBF）十分重要。然而電解電容器的紋波電流的計算如何能明確給出計算依據，這是本文所要解決的問題。

2 直流母線電容紋波電流的計算 紋波電流指的是流過電解電容器的交流電流，它使得電解電容器發熱。紋波電流額定值的確定方法是在額定工作溫度下規定一個允許的溫升值，在此條件下電容器符合規定的使用壽命要求。當工作溫度小於額定溫度時，額定紋波電流可以加大。但過大的紋波電流會大大縮短電容器的耐久性，當紋波電流超過額定值，紋波電流所引起的內部發熱每升高5℃，電容器器的壽命將減少50%。因此當要求電容器器具有長壽命性能時，控制與降低紋波電流尤其重要。 但在實際設計過程中，電解電容器的紋波電流由於受變頻器輸入輸出各物理量變化以及控制方式等的影響很難直接計算得到[2]，一般多採用根據實際經驗估算大小，如每μf電容器要求20ma紋波電流之類的經驗值，或者通過電腦模擬來估算[3～6]。 本文根據對變頻器電路拓撲與開關調製方式的分析，並借鑒已有文獻資料，歸納出一個直接的計算電解電容器紋波電流的方法，供大家參考。 圖1 變頻器拓撲示意圖 由圖1可以得到直流母線電容的紋波電流ic=il-i，il和i分別是整流器

最有效的开关电源纹波计算方法

对滤波效果而言，电容的ESL和ESR参数都很重要，电感会阻止电流的突变，电阻则限制了电流的变化率，这些影响对电容的充放电显然都不利。优质的电容在设计及制造时都采取了必要的手段来降低ESL和ESR，故而横向比较起来，同样的容量滤波效果却不同。

漏电流小，ESR小，一般都是认为要选择低ESR的系列，不过也与负载有关，负载越大，ESR不变时，纹波电流变大，纹波电压也变大。我们从公式上来看看，dV=C*di*dt；dv就是纹波，di是电感上电流的值，dt是持续的时间。一般的开关电源书籍都会讲到怎么算纹波，大题分解为：滤波电容对电压的积分+滤波电容的ESR+滤波电容的ESL+noise，如下图： 一般对纹波的计算通常是估算 有关开关电源纹波的计算，原则上比较复杂，要将输入的矩形波进行傅立叶展开成各次谐波的级数，计算每个谐波的衰减，再求和。最后的结果不仅与滤波电感、滤波电容有关，而且与负载电阻有关。当然，计算时是将滤波电感和滤波电容看成理想元件，若考虑电感的直流电阻以及电容的ESR，那就更复杂了。所以，通常都是估算，再留出一定余量，以满足设计要求。对样机需要实际测试，若不能满足设计要求，则需要更改滤波元件参数。 以Buck电路为例，电感中电流连续和断续，开关电源的传递函数完全不同。电流连续时环路稳定，电流断续时未必稳定。而电感中电流是否连续，除与电感量等有关外，还与负载有关。更严重的是，电流是否连续还与占空比有关，而占空比是由反馈电路控制的。不仅Buck，其它如Boost以及由基本拓扑衍生出来的正激、反激等也是一样。 若要求所有可能产生的工作状态下都稳定，通常要加假负载以保证Buck电路电感电流总是连续(对Buck/Boost或反激则保证不会在连续断续之间转变)，或者把反馈环路时间常数设计得非常大(这会在很大程度上降低开关电源的响应速度)。对输出电压可调整的开关电源(例如实验室用的0～30V输出电源)，环路稳定的难度更大。对这类电源，往往要在开关电源之后再加一级线性调整。 电解电容的选择很重要 在输出端采用高频性能好、ESR低的电容，高频下ESR阻抗低，允许纹波电流大。可以在高频下使用，如采用普通的铝电解电容作输出电容，无法在高频（100kHz以上的频率）下工作，即使电容量也无效，因为超过10kHz时，它已成电感特性了。

电解电容漏电流测试仪安全管理规定

编号：SY-AQ-05814 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 电解电容漏电流测试仪安全管 理规定 Safety management regulations of electrolytic capacitor leakage current tester

电解电容漏电流测试仪安全管理规 定 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。 一、目的：为指导和规范电解电容漏电流测试仪的安全使用。 二、范围：仅适用于本公司电解电容漏电流测试仪。 三、安全操作使用规程 1.在对仪器进行操作前，应首先详细阅读说明书，或在对本仪器熟悉的人员指导下进行操作，以免产生不必要的疑问。 2.仪器使用必须符合额定使用条件：环境温度：0-40℃;相对湿度20-80%PH;大气压强：86-106Kpa。 3.仪器应在技术指标规定的环境中工作，仪器特别是联接测试件的测试导线应远离强电磁场，以免对测量产生干扰。 4.应选择合适的电压量程档，在测量过程中不允许调节测量电压。 5.被测电容器的正负数一定要正确联接。

6.对食品通电检查和校准时，注意调整管BUS13A(BU508A)的外壳是带电的，高压大电容两极上也是带电的，应注意以防触电。 7.仪器切断电源后，高压在电容上的高电压需几分钟放完。 8.对仪器进行更换元件时，注意将电源插头拔下，以防止触及电源开关而触电。 9.仪器在接通电源之前，应将电压调节旋钮向左旋至最小，工作选择按钮置于放电位置，否则电压输出接线柱与外壳间有极化电源输出，会使连接测试夹具时触电。 10.在使用仪器过程中，转换电压量开关时，注意要将电压调节旋钮左旋至最小，以免电压受冲击而损坏。 11.严禁各类腐蚀性物品接触设备，关机后必须切断电源。 这里填写您的公司名字 Fill In Your Business Name Here

DCDC Buck Converter输入电容纹波电流有效值

输入电容纹波电流有效值 相信很多人都知道Buck Converter 电路中输入电容纹波电流有效值，在连续工作模式下可以用一下两个公式来计算： Icin.rms ＝Io × ()D D ×?1 或Icin.rms ＝Io × 2 )(Vin Vo Vo Vin ? 然而，相信也有很多人并不一定知道上面的计算公式是如何推导出来的，下文将完成这一过程。 众所周知，在Buck Converter 电路中Q1的电流（Iq1）波形基本如右图所示（或见第二页Q1电流波形）：0～DTs 期间为一半梯形，DTs ～Ts 期间为零。当0～DT 期间Iq1⊿足够小时，则Iq1波形为近似为一个高为Io 、宽为DTs 的矩形，则有： ?? ?=<<<<)() (01DTs t o Io Ts t DTs Iq 而对于Iin ，只要Cin 容量足够大，则在整个周期中是基本恒定的【见输入电流(Iin)波形】，Iin 值由下式得出： Iin ＝(V o/Vin)*Io ＝DIo 由KCL 得：Iin+Icin ＝Iq1，这里定义Icin 流出电容为正向。所以在整个周期中有： 输入电流(Iin)波形： Icin ＝Iq1-Iin 即： { )0() (DTs t DIo Io T t DTs DIo Icin <

的，所以有Icin ＝－DIo 根据有效值的定义，不难得出输入电容的纹波电流有效值Icin.rms 的计算公式： ])()([1.022 ∫∫ ?+?=DTs Ts DTs dt DIo dt DIo Io Ts rms Icin )]()()[(1 .22DTs Ts DIo DTs DIo Io Ts rms Icin ?×+×?= 即： 又因为有D D Io rms Icin ×?=)1(.Vin Vo D =，所以得： 2 )(.Vin Vo Vo Vin Io rms Icin ?= Q1电流（Iq1）波形：

电解电容纹波及寿命测试方法

Electrolytic Capacitor Ripple Current Derating Test Method and Life Time Evaluation From：郭雪松 Date：Oct-27-04 一．SPEC 1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司KXG Series) 2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。 3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式： SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM）注：FM/TM取值方法见附表 4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此测试值

线电流的有效值（rms），测试时要调整输入电压值（90V～264V）达到纹波电流最大。见图示： Irms 三．附表（FM&TM取值方法）：NCC公司产品为例 1.Multiplying Factors on KMG Series（radial lead type） Frequency Multipliers Temperature Multipliers 2. Multiplying Factors on KY Series Frequency Multipliers

电解电容纹波的测试,计算及判定_ 应用报告

一、前言： 铝电解电容的工作状态及工作环境,是影响其寿命的主要因素。在众多因素中，又以环境温度的高低和 Ripple Current 纹波电流的大小对电容寿命的影响最大。所以在实际使用中，电解电容Ripple Current 有否超规格，电解电容工作温度有否超标准值，是影响电容失效爆浆的最主要原因，特别是在整机测试未对电解电容寿命进行估算计算的情况下，电解电容Ripple Current 的测试，计算及判定，尤为重要。 二、标准测试: 1、一次侧Bulk Cap.纹波电流 说明：一次侧Bulk Cap.纹波电流通常由基本频率(低频率)和高频(开关频率)电流构成，因此在计算时，要通过合成公式，利用频率系数计算出其在指定频率下的合成有效值。(如图1所示) R/C(Ripple Current) = Lowf(Low Freq.Current) +Hif(High Freq. Current) 一次侧Bulk Cap.是指：一次侧主电解电容；Lowf 是指：低频纹波电流有效值； Hif 是指：高频纹波电流有效值。 图(1) 2、二次侧Filter Cap.纹波电流 说明：二次侧Filer Cap.纹波电流通常由高频电流构成。 R/C(Ripple Current) = Hif(High Freq. Current) 二次侧Filter Cap.是指二次侧滤波电解电容。 3、温度 机种名称： 机种编号： 机种类别： 电路拓扑： 输出规格： 编写单位： 应用类别： 材料应用 受控日期： 201 年 月 日 应用编号： AR500XbcEedDFf P 应用描述： 电解电容纹波电流的测试，计算及判定

电解电容漏电流测试仪安全操作规程

电解电容漏电流测试仪操作规程 一、测试前注意事项 在接通电源线前应关掉电源开关，并将调压旋钮逆时针方向调至最低端。如果220V电源的地线接地性能不良，应将仪器前面板的接地柱妥善接地。 二、操作步骤 1.接通电源，调节测试电压。通过电压调节旋钮将电压调至所需电压。 2.选择合适的漏电流值，根据产品的要求，通过电流预置的BCD 拨盘将漏电流设定值输入仪器，仪器将自动选择合适的量程。 3.选择充放电时间，根据电容量大小将充电时间放电时间置于适当的值上，通过二位BCD拨盘设置。 4.开机后充电状态灯闪烁，是等待充电的标志，当仪器选择自动测试状态（即自动开关左边的状态灯被点亮）此时接上电容（注意电容极性不可接反）,仪器将自动转入充 电状态。充电结束后，自动转入测试状态。显示第一次的漏电流采样数据，仪器自动设置锁定有效，2秒钟后自动转入放电状态，放电定时结束后，仪器自动转入等待充电状态。自动测试一个循环结束。 5.如果仪器处于非自动状态，锁定处于有效状态。在等待充电时，接上电容，仪器自动转入充电状态，充电结束，自动转入测试状态，其显示的是测试状态第一次采样的漏电

流数据，并一直处于测试状态。 6.如果仪器处于非自动状态，锁定处于无效时，在等待充电时，接上电容，仪器自动转入充电状态，充电结束，自动转入测试状态，仪器将循环采集漏电流数据并显示出来。 三、保养维护 1.严禁将带电的电容接入仪器，以防损坏电流检测部份。 2.仪器在使用过程中，应定期对工作特性进行检验和校准。正常情况下，本仪器半年进行一次检定。 四、安全注意事项 1.仪器在通电后主板上两只调整管（BU508A）上始终带有较高的电压或者仪器切断电源后，高压滤波电容器需3分钟以上才能将电荷放尽，只要电容上带电，调整管上也带电。因此在实际测试操作时应该戴上绝缘手套，以防不注意在测试过程中触摸到带有较高电压的测试夹具。

电解电容漏电流测试仪操作规程标准版本

文件编号：RHD-QB-K1323 （操作规程范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 电解电容漏电流测试仪操作规程标准版本

电解电容漏电流测试仪操作规程标 准版本 操作指导：该操作规程文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时必须遵循的程序或步骤。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 一、测试前注意事项 在接通电源线前应关掉电源开关，并将调压旋钮逆时针方向调至最低端。如果220V电源的地线接地性能不良，应将仪器前面板的接地柱妥善接地。 二、操作步骤 1.接通电源，调节测试电压。通过电压调节旋钮将电压调至所需电压。 2.选择合适的漏电流值，根据产品的要求，通过电流预置的BCD 拨盘将漏电流设定值输入仪器，仪器将自动选择合适的量程。

3.选择充放电时间，根据电容量大小将充电时间放电时间置于适当的值上，通过二位BCD 拨盘设置。 4.开机后充电状态灯闪烁，是等待充电的标志，当仪器选择自动测试状态（即自动开关左边的状态灯被点亮）此时接上电容（注意电容极性不可接反）,仪器将自动转入充 电状态。充电结束后，自动转入测试状态。显示第一次的漏电流采样数据，仪器自动设置锁定有效，2 秒钟后自动转入放电状态，放电定时结束后，仪器自动转入等待充电状态。自动测试一个循环结束。 5.如果仪器处于非自动状态，锁定处于有效状态。在等待充电时，接上电容，仪器自动转入充电状态，充电结束，自动转入测试状态，其显示的是测试状态第一次采样的漏电

流数据，并一直处于测试状态。 6. 如果仪器处于非自动状态，锁定处于无效时，在等待充电时，接上电容，仪器自动转入充电状态，充电结束，自动转入测试状态，仪器将循环采集漏电流数据并显示出来。 三、保养维护 1. 严禁将带电的电容接入仪器，以防损坏电流检测部份。 2. 仪器在使用过程中，应定期对工作特性进行检验和校准。正常情况下，本仪器半年进行一次检定。 四、安全注意事项 1.仪器在通电后主板上两只调整管（BU508A）上始终带有较高的电压或者仪器切断电源后，高压滤波电容器需3 分钟以上才能将电荷放尽，只要电容

纹波电容计算

本文主要是通过纹波电流的计算，然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度，在得到中心点温度后，也就是得到电容的工作点最高的问题后，通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。 首先，电容等效成电容、电阻（ ESR ）和电感（ ESL ）的串联。关于此请参考其他资料，接下来演示电容寿命计算步骤： 1 、纹波电流计算，纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数，在设计电容时候，我们必须首先确定下来电流的纹波大小，这和设计规格和具体拓扑结构相关。铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压，我们在选择好具体拓扑结构后，根据规格要求得到最小的电容值： 控制某一纹波电压所需的电容容值为： P: 负载功率（单位 W ） 注意：这是应用所需要的最小电容容值。此外，电容容值有误差，在工作寿命期内，容值会逐步降低，随着温度降低，容值也会降低。 必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。 f main是电网电流的频率。 电容的放电时间则为： 充电电流的峰值为 dU 是纹波电压（ U max – U min）

则充电电流有效值： 接下来计算放电电流峰值和有效值。 最后计算得出：整流模块后纹波电流： 这个有效值只是纹波电流的计算式，在复杂的市电输入的情况下，我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值，也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加，才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波，也就是需要将电流傅立叶分解。 2 、计算功率损耗 在得到纹波电流后，我们可以计算各阶电流的纹波损耗，然后将各阶纹波求和： 3 、计算电容中心点温度 得到功率损耗后，我们由电容的热等效模型（参考其他资料）计算中心点温度： 其中： Th 电容为电容中心点温度 , 为电容最高温度，其值直接影响到电容寿命，是电容寿命计算公式中的重要参数。 Rth 为电容的热阻，其值和风速等有关 ,Ta 表示电容表面温度。 P Loss 为纹波电流的中损耗。 4 、计算电容寿命 得到电解电容中心点最高温度后，我们可以计算电容的寿命，各个电容生产厂商会有不同的电容寿命的计算参数，也有不同的电容寿命修正值，现我们介绍阿列纽斯理论来计算电容寿命，其公式是说，电容工作没下降 10 度，其寿命增加一倍，反过来也就是电容温度升高 10 度，电容寿命减小一倍：

母线电容计算

变频器中直流母线电容的纹波电流计算 2010年06月26日评论(0)|浏览(130) 点击查看原文 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。 使用电解电容器的作用主要有以下几个[1]： （1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差； （2）提供逆变器开关频率的输入电流； （3）减小开关频率的电流谐波进入电网； （4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量； （5）提供瞬时峰值功率； （6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。 电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。 2 直流母线电容纹波电流的计算 纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。 但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到[2]，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。 本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。

详解滤波电容的选择及计算

电源滤波电容的选择与计算 电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可 以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载 上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.。电容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流越小滤波效果越好。电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。 电源滤波电容的大小，平时做设计，前级用4.7u,用于滤低频，二级用0.1u，用于滤高频，4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。一般前面那个越大越好，两个电容值相差大概100倍左右。电源滤波，开关电源，要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大，而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。大电容是防止浪涌，机理就好比大水库防洪能力更强一样；小电容滤高频干扰，任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路，也就有了自谐振，只有在这个自谐振频率上，等效电阻最小，所以滤波最好！ 电容的等效模型为一电感Ｌ，一电阻Ｒ和电容Ｃ的串联， 电感Ｌ为电容引线所至，电阻Ｒ代表电容的有功功率损耗，电容Ｃ． 因而可等效为串联ＬＣ回路求其谐振频率，串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f=1/(2pi*LC)．，串联ＬＣ回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻，所以中心频率处起到滤波效果．引线电感的大小因其粗细长短而不同，接地电容的电感一般是１ＭＭ为10nＨ左右，取决于需要接地的频率.

TH2685型号漏电流测试仪使用方法

TH2685型电解电容器漏电流测试仪使用方法 操作步骤 1．插入电源插头，将面板开关按至ON，显示窗口应有数字显示：（1）TH2685：电流窗口显示26，电压窗口显示85，延时1秒，电流窗口显示出当前的漏电流数值，电压窗口显示出当前的输出电压值；（2）TH2686：电流窗口显示26，电压窗口显示86，延时1秒，电流窗口显示出当前的漏电流数值，电压窗口显示出当前的输出电压值。仪器初始状态为：（a）TH2685型电压为200V档，200V指示灯亮；TH2686型电压500V指示灯亮；（b）仪器处于测量状态，清0指示灯暗；（c）显示数据为不锁定状态，锁定状态指示灯暗；（d）仪器工作状态为测量状态，测量指示灯亮。仪器预热5分钟进行测试。2．在放电状态由电压调节电位器调节好合适的测量电压，其测试电压数值在电压显示窗口应正确地显示出来，电压调好后请不要随意调节此电位器；由时间拨盘设置好合适的充电时间，充电时间的范围为0~99.9秒，如设置为546，则充电时间为54.6秒；用面板上的电流拨盘开关设置好最大允许的漏电流数值，漏电流数值的范围为0~19.99mA, 其格式为ABx10n nA,如设置的漏电流数值为324,则最大允许的漏电流数值为32x104nA=320uA。 3．按清0键，使仪器处于清0状态，仪器电流指示窗口显示为OP-，电压指示窗口分别显示电流拨盘和时间拨盘的数值，此时可检查所设置的充电时间和电流极限是否正确，按启动键，仪器对测试夹具进行开路校正，校正完毕，仪器电流指示窗口显示为OPC，按清0健，使仪器处于测量状态，此时各量程档底数应为零。 4．接上被测电容器： （1）当仪器处于放电状态时，按启动键或放电键，使仪器处于充电状态，充电指示灯亮，仪器根据拨盘所设置的充电时间对被测电容器进行充电； （2）当仪器处于测量状态时，在被测电容器接上的同时，仪器自动转换为充电状态，充电状态指示灯亮，仪器根据拨盘所设置的充电时间对被测电容器进行充电； 充电完毕，仪器自动转换为测量状态，测量状态指示灯亮，对被测电容器漏电 流进行测量，在电流窗口显示出测试数据，如超出量程则显示为---，并判断出 合格或不合格，显示灯PASS亮则为合格品，显示灯FAIL亮则为不合格品，如 讯响开关为ON，则峰鸣器响。 5．测量完毕： （1）如不需机内放电，则取走电容器 （2）如需机内放电，则按放电键，仪器处于放电状态，放电指示灯亮，仪器对电容器进行放电。 6．重复以上4~5的过程。 7．关闭电源。 拟制：审核：批准：

纹波电流计算例子

电容器纹波电流有效值的计算 要正确计算纹波电流有效值，理论上应将电容器纹波电流波形进行傅利叶分析，得出各次频率下流过电容的纹波电流值。然后求出各次频率下的电容等效串联电阻ESR。最后根据损耗相等的原则求出总的纹波电流有效值。 图1-1 图1-2 图1-1为某一电路中流过电容100μF /420V的纹波电流波形，图1-2为在某点展开时的高频电流波形，求解该电容的纹波电流有效值。 从图1-1中将高频分量去除可以得出100Hz时的电流波形，如图1-3所示： 图1-3 根据曲线可以将其分为三段来进行积分计算，具体的纹波电流有效值为： 6.068 rms I A = 其中T1=1ms（第一段的维持时间），I1=-2.6A（第一段的起始电流），I rp1=19.825+2.6=22.425A （第一段的脉动电流）； T2=1.75ms（第二段的维持时间），I2=19.825A（第二段的起始电流），I rp2=-22.425A（第二段的脉动电流）； T3=7.25ms（第三段的维持时间），I1=-2.6A（第三段的起始电流），I rp1=0A（第三段的脉动电流）； T=10ms（总周期） 查电容手册可知CD294 400V/470μF电容在120Hz下的ESR为0.22欧。 图1-2为58.8KHz下的纹波电流叠加了一个低频电流，因此只需去除图1-2中的低频直

流分量就可以得到58.8KHz 下的纹波电流波形，如图1-4所示： 图 1-4 计算出有效值 4.863rms I A = 其中T 1=10μs （第一段的维持时间），I 1=4A （第一段的起始电流），I rp 1=0A （第一段的脉动电流） T 2=7μs （第二段的维持时间），I 1=-3.2A （第二段的起始电流），I rp 1=-5A （第二段的脉动电流） T =17μs （总周期） 考虑到在高频情况下，纹波电流波形存在毛刺，因此取有效值电流为5A 。在此频率下ESR 为20.220.1531.2 =Ω，其中1.2为频率系数，可以查电容手册得到。 两种频率下的纹波电流总共产生的损耗为：226.0680.2250.15311.925W ?+?= 根据损耗相等原则将两种频率下的纹波电流值折合成120Hz 时 的电流值7.36A =。 注：理论上计算纹波电流有效值的方法(如上所示)比较繁琐，在工程上可以通过示波器直接读出该波形的有效值，该值与理论计算出来的值相差不多。在本例中示波器读出的纹波电流有效值为6.27A 。

铝电解电容的漏电流和使用寿命

铝电解电容的漏电流、纹波和寿命 来源：飞鹰的博客https://www.wendangku.net/doc/d816169604.html,/flyingeagle2 （此文仅为爱好者技术交流，请勿作任何商业目的使用！） 1 、漏电流 作为电介质的氧化铝层具有的一个特性：即使在 DC 正向电压施加于电容器一段时间后仍有一个微小电流持续从正电极流向负电极。这个微小的电流即称为漏电流。越小的漏电流表明电介质制作得越精良。 1.1漏电流的时间 / 温度 / 正向电压特性： 如上图漏电流的时间特性所示，在施加正向电压的最初数分钟的时间内会出现一个很大的漏电流（称为涌入电流，电容器如长期未施加电压后这一现象就更明显）。随着工作时间的延续，此漏电流将衰减到一个很小的“稳定状态”值。漏电流的温度特性见中间一图所示，一般地随着温度的升高漏电流将会变得越来越大。漏电流的电压特性见右边一图所示，一般地随着温度的升高漏电流将会变得越来越大。 1.2 工作漏电流 指稳定持续工作下的稳定电流。一般采用的计算公式为：漏电流I≦KCU或3μA（取数值大者），K为系数，取值在0.01～0.03之间；C为标称电容量（单位μF）；U为额定电压（单位V），漏电流I的单位为μA。以上计算公式一般在20 ° C环境温度、测试电压为电容器的额定电压、充电时间一分钟的测试条件下使用。不同制造商，不同规格类型的电容器，不同的应用环境（温度、所施加电压等）可能会有不同的计算方式或特征曲线，当区别对待。 1.3 无压存储对漏电流的影响 无加压存储电解电容会使氧化层恶化，在高温环境下更是如此。这将导致电容在长期闲置存储后初始使用时会产生一个远超出额定数值的漏电流（在最初一分钟内，此数值可能会达到额定数值的 100 倍左右）。虽然此电流将会回落到正常的额定值，但在应用电路设计中

电解电容寿命与纹波电流测试

电解电容寿命纹波电流测试 E-cap Lifetime Test 1. 工作原理/Working principle ★ 当U2为正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当Uc>U2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，Uc按指数规律缓慢下降。 ★ The diode D1&D3 work, D2&D4 cut off, the current flows through the load resistance RL in a loop and charge the capacitor C up when U2 in the positive half circuit and its value exceeding the voltage Uc which is parallel connected in the two terminals of capacitor. When Uc exceeds U2, and causes the diode D1&D3 cut off, the capacitor discharge through the load resistance RL and Uc decline slowly according to the principle of index function. ★ 当U2为负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，Uc上升到U2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。 ★ As the same reason , when U2 in the negative half circuit and the amplitude is even changed to exceed Uc ,the diode D2&D4 work due to the positive voltage and U2 charge capacitor C up again. Uc start to decline when it’s voltage rise to the peak value of U2 and to a certain value , the diode D2&D4 cut off , the capacitor C discharge to RL, Uc decline according to the principle of index function again. When the discharge to a certain value, the diode D1&D3 work again and the cycle repeats.