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高频开关电源电路设计师如何使用示波器实验和测试保证电解电容的安全工作?

一、电解电容纹波电流及频率测试方法!

在设计高频开关电源时,选型电解电容时其中纹波电流是一个很重要的指标,既要经过理论计算也要经过实际测量来保证电解电容的安全工作!

高频开关电源电路设计师如何使用示波器实验和测试保证电解电容的安全工作?

1、电容纹波电流测试连接方法

A.电容测试时使用的导线应选用横截面面积0.5mm2(AWG20)以上的导线,如下图:

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B.将待测电容连接上导线时要将电容移动至基板的锡面侧,利用A 或B 方法测定,此外,尽可能的将导线缩短。

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C.平滑COIL 前后连接上2 个以上的电解电容时,请同时连接上导线测量每个电容的纹波电流,如将导线一个一个连接起来测量的话,无法测出正确的电流值。如下图:

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纹波电流测试示波器调试方法

A.调试

(1)选择对应的测试通道,探头设置为《电流》,选择测量《耦合直流》档位;

(2)将带宽选为20MHz;

(3)调试示波器屏幕显示测量值〈均方根〉、〈最大值〉、〈峰峰值〉、〈频率〉四个测量项目。

如下:

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B.纹波电流测试前需对电流探头进行消磁调试。如下:

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电容纹波电流测试

A.将电流探头夹持待测电解电容正极PIN 脚,并且注意探头所标方向与电容电流方向一致. 如下图:

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B.依待测高频开关电源板负载条件对高频开关电源板输出端进行带载调试,可用电子负载进行带载.如下图:

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C.电容纹波电流测试.测试时将<<每格幅值>>档调到适当的格度, 将<<每格时间>>档调到适当的格度(示波器屏幕上至少显示三个完整周期的波形);调节<<LEVEL>>旋钮使波形稳定,再按<<RUN/STOP>>键采集波形,如下图:

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二、电容应用工作电压测试

电解电容的工作电压应力不能超标这是最基本的应该初学者都知道,不过也得测试

电容电压测试连接方法

A.方法(1):电容电压测试时可按纹波电流测试的接法连接后, 直接用电压探头夹住电容引出导线测试,如下图:

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B. 方法(2):在高频开关电源板的锡面找出待测电容正负极对应的焊点,焊上两根导线,然后用电压探头夹住引出的导线测试.如下图:

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示波器调试方法及电压测试

A.调试

(1)选择对应的测试通道,探头设置为《电压》,选择测量《耦合直流》档位;

(2)将带宽选为20MHz;

(3)调试示波器屏幕显示测量值〈均方根〉、〈最大值〉二个测量项目。如下:

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B .电容工作电压测试

(1)电压探头夹住电容引出导线时,注意示波器地线接电容负极引线,示波器正极线接电容正极引线.如下图:

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(2)依待测高频开关电源板负载条件对高频开关电源板输出端进行带载调试,可用电子负载带载.如下图:

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C.电容工作电压测试.测试时将<<每格幅值>>档调到适当的格度, 将<<每格时间>>档调到适当的格度(一般取高频开关电源中电容使用工作频率的倒数相接近之格度值); 调节<<LEVEL>>旋钮使波形稳定,再按<<RUN/STOP>>键采集波形,如下图:

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三、电容本体温度T。测试

电解电容温度与寿命息息相关,温度每上升10℃寿命减少一半!

A.当电路板上电容所在的位置周围没有装有发热器件时,直接将温度感应探测端接于电容顶部铝壳上, 温度感应探测线另一端连接点温机,如下图:

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B.当电路板上电容所在的位置周围有发热器件(如功率管,散热片等)时, 将温度感应探测端接于电容靠近发热源的侧面铝壳上,将对着发热源的铝壳表面胶管剥掉一小块,用点温胶直接粘连(或利用热传导率高的银胶带连接,用酒精等东西擦式表面后贴上银色胶带),温度感应探测线另一端连接点温机,如下图:

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C.模拟高频开关电源终端应用状况,对高频开关电源进行密封,并依高频开关电源负载条件对高频开关电源输出端带载,在所需求的环境下进行点温测试.如下图:

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四、电容安装应用注意事项

1 为了不要让电解电容互相接触请在pattern 上留一点空间

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2 请确保电解电容防爆阀和chassis 之间要有2mm 以上的距离。此外组装时防爆阀和chassis之间的间隙不要放入harness 才可以。如下图:

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3、电容的配置要远离发热零件

实际例子

内侧请勿安装FET等发热零件,如下图:

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请勿让发热电阻接触到胶管(胶管会因为热而溶化进一步导致短路). 如下图:

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进行卧装时请勿在电解电容端子根部施加力量. 如下图:

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电解电容需要整形时,请使用电容引脚间距和基板焊盘间距一致的电容.如下图:

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