bus电容寿命分析
UPS 中BUS电容寿命的分析
计算电容内部温度Th, Rth为电容的热阻 其值和风速等有关,Ta表示电容表面温度
Th Ta PLoss RTh
3.4 计算电容寿命的公式
Lop Kv A 2( BTh / C ) Hours
A 参数是指在参考温度下的寿命,其值电容 直径有关 B 是参考温度,对85度电容,其值为85.
3
0
0
0
50
100
150
0
0 0
50
100
150
Fig1. 时域分析法电容电流谐波分析 0 j 150
j 150 Fig2. 频域分析法电容电流谐波分析
低频电流0-60次谐波 高频60-150次谐波
时域分析法
频域分析法
32.8A
39A
1.74A
1.7A
4.7 计算公式的参数选取
PLoss P(1) P( 2) P(3) ... P( n ) I ( j ) ESR( j )
C参数根据电容类型由厂家
Kv 是指电容电压参数，厂家提供
四， UPS BUS电容的寿命分析
4.1 UPS BUS电容设计要求和选 用电容介绍
UPPS 30K设计中，要求25度条件下，电容寿命7年。 RIFA 公司的PEH506YEQ4180M4 1800uF*10个,正负BUS各5个 ESR Value=59mOHM, at 20 °C 100Hz
I capa_pos_nlj 20
0
0
0 0
50 j
100
150 150
Fig3. 频域分析法电容电流谐波分析
4.6 两种谐波分析方法的比较
两种方法的结果，整体上比较接近.
电容寿命计算方法
电容寿命计算方法:
Lx＝L0(或者LR)*KT*KR1(或者KR2)*Kv
Lx:电容预期寿命(你要的);
L0/LR:电容加速寿命,可以查阅电容规格书.(如果资料提供在最高温度下的数据(如2000小时),则用L0,后面对应KR1;如果资料提供最高温度、施加可允许最大文波电流下的数据,则用LR,后面对应KR2)
KT:环境温度影响系数(每升高10度,寿命降低一半)
KT等于2的(T0-Tx)/10次方(公式不好编辑,这样写大家应该能明白)
T0:电容最高工作温度(85或105)
Tx:电容实际工作温度
KR1/KR2:纹波电流影响系数.
KR1与L0对应,等于2的-T/5次方.T:纹波电流所引起的电容内部温升
KR2与LR对应,等于2的(Tm-T)/5次方,Tm:施加最大电容允许文波电流所引起的电容内部温升(可以查到);T:实际纹波电流所引起的电容内部温升.
Kv:工作电压影响系数(对大多数电容,实际工作电压为额定电压的0.8,则Kv＝1)。
电容寿命计算方法如何计算
3.
Ripple Current Multiplier (1) Temperature coefficient Temperature coefficients are shown as below. USR, USC, USG: Ambient Temp.(°C) Coefficient Other 85°C type: Ambient Temp.(°C) Coefficient 105°C type: Ambient Temp.(°C) Coefficient
Ta = Tc −
Ta Tc
Tj
: Calculated ambient Temperature : Surface Temperature of capacitor 30 1.5 35 1.6
α
: Ratio of case top and core of capacitor element ≤8 CaseφD 10,12.5 16, 18 20, 22 25 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 α
1.
Lifetime Calculation Formula
Tmax − Ta 10 2 Tjo Tj 10 - 0.25 × Tjo − 10 - 0.25 × Tj ⋅2
L = Lb ⋅
L Lb Tmax Ta Tjo
Tj
F Io I
电容计算电容计算公式电容充电时间计算电容并联计算电容串联计算电容放电时间计算电容寿命电容并联计算公式电容电流计算公式电容串联计算公式
6HSWHPEHU
RUBYCON CORPORATION ENGINEERING DIVISION TO: ACBEL POLYTECH INC.
【精品】电容寿命计算
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。
fmain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（Umax –Umin)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.为纹波电流的中损耗.PLoss4、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:Lop为电容工作寿命，即设计寿命Lo为电容在最大温度时的寿命Tmax为电容的最大工作温度，在电容的说明书上会有电容的最大温度值Th为电容的实际工作时候的温度，也即以上计算出来的电容中心点温度。
如何计算电解电容使用寿命
如何计算电解电容使用寿命
作为电子产品的重要部件电解电容，在开关电源中起着不可或缺的作用，它的使用寿命和工作状况与开关电源的寿命息息相关。
在大量的生产实践与理论探讨中，当开关电源中电容发生损坏，特别是电解电容冒顶，电解液外溢时，电源厂家怀疑电容质量有问题，而电容厂家说电源设计不当，双方争执不下。
以下就电解电容的使用寿命和使用安全作些分析,给电子工程师提供一些判断依据。
1、阿列纽斯(Arrhenius)
1.1 阿列纽斯方程
阿列纽斯方程是用来描述化学物质反应速率随温度变化关系的经验公式。
电解电容内部是由金属铝等和电解液等化学物质组成的,所以电解电容的寿命与阿列纽斯方程密切相关。
阿列纽斯方程公式：k=Ae－Ea/RT 或lnk=lnA—Ea／RT (作图法)
●K 化学反应速率
●R 为摩尔气体常量
●T 为热力学温度
●Ea 为表观活化能
●A 为频率因子
1.2 阿列纽斯结论
根据阿列纽斯方程可知,温度升高，化学反应速率（寿命消耗）增大，一般来说，环境温度每升高10℃，化学反应速率(K 值) 将增大2-10 倍，即电容工作温度每升高10℃，电容寿命减小一倍,电容工作温度每下降10℃，其寿命增加一倍，所以,环境温度是影响电解电容寿命的重要因素。
2、电解电容使用寿命分析
1)公式:
根据阿列纽斯方程结论可知，电解电容使用寿命计算公式如下：。
M-BUS介绍(一)
15
C5 10uF
R15 C6 12K 104
<220uF,1UL <470uF, 2UL 3.3V电压驱动能力 调制电流IMC控制
14
3
4
6
RIS
SC
从机电路设计（隔离）
VCC 6 C3 8 R5 R6 GD1 620 2 3 6N139 5 7 VCC R8 10K R9 10K TXD 8 6 R7 15K RXD C4
M-BUS远程网络示意图
^_^ 从机 ^_^ 从机 ^_^ 从机 ^_^ 从机
^_^ 中继
^_^ 从机
^_^ 从机
^_^ 示意图
欧洲现行的市场状况
所有的热表普遍接受
所有的电子水表普遍接受
气表，电子仪表
所有类型的仪表技术
M-BUS性能对比
项目 通讯距离 通讯电平 总线最高电 压 长距离通讯 连线 极性 网点分布 线缆 给节点供电 静态损耗 主机控制器 设计 电磁兼容性 RS485 <1200 差分电压 -7~12V 1200bps 两线，需外部供电 极性 串联 屏蔽线 否 <128 简单 差 M-BUS 1000/3600 下行电压变化，12V 上行电流环，11~20mA 42V 4800bps 两线，可供电 无极性 任意分支 双绞线RV1.5 允许，<0.65mA（1UL） <256 复杂 好 允许更高的波特率 降低主机负担 方便施工，减少连线失误 方便现场施工 节省开支，布线方便，减小连线失 误 降低负担 节点多 描述 差不多，选用不同的线缆可 通讯更可靠
多户集抄
一、特点： •距离长 •节点多 •总线电流大 •高总线电压 •发热大。 二、开发： •总线电压产生电路要求高 •器件选型受限 •一定体积，散热性能好 •线缆选择 •软件相对复杂一点
电解电容寿命分析
电解电容寿命分析像其它电子器件应用一样 , 电解电容同样遵循一种被称为“Bathtub Curve”的失效率曲线。
其表征的是一种普遍的器件（设备）失效率趋势。
但在实际应用中，电解电容的设计可靠性一般以其实际应用中的期望寿命（ Expected Life ）作为参考。
这种期望寿命表达的是一种磨损失效（ wear-our failure ）。
如下图所示，在利用威布尔概率纸（ Weibull Probability Paper ）对电解电容的失效率进行分析时可看到在某一使用期后其累进失效率曲线 (Accumulated Fallure Rate) 斜率要远大于 1 ，这说明了电解电容的失效模式其实为磨损失效所致。
影响电解电容寿命的因素可分为两大部分：1) 电容本身之特性。
其中包括制造材料（极片、电解液、封口等）选择及配方，制造工艺及技术（封口方式、散热技术等）。
2) 电容设计应用环境（环境温度、散热方式、电压电流参数等）。
电容器件一旦选定，寿命计算其实可归结为自身损耗及热阻参数的求取过程。
1 、寿命评估方式电解电容生命终结一般定义为电容量 C 、漏电流（ I L）、损耗角（ tan δ）这三个关键参数之一的衰退超出一定范围的时刻。
在众多的寿命影响因素中，温升是最关键的一个。
而温升又是使用损耗的表现，故额定寿命测试往往被定为“在最大工作温度条件下（常见的有 85degC 及 105degC ），对电容施以一定的 DC 及 AC 纹波后，电容关键参数电容量 C 、漏电流（ IL ）、损耗角（ tan ）的衰竭曲线”。
如下图所示：2 、环境温度与寿命的关系一般地（并非绝对），当电容在最大允许工作环境温度以下工作时（一般最低到 + 40degC 的温度范围），电解电容的期望寿命可以根据阿列纽斯理论（ Arrhenius theory ）进行计算。
该理论认为电容之寿命会随温度每十摄氏度的上升而减半（每上升十摄氏度将在原基础上衰减一半）。
【赶紧收藏】Rubycon电解电容寿命权威计算
【赶紧收藏】Rubycon电解电容寿命权威计算
电源联盟---高可靠电源行业第一自媒体
在这里有电源技术干货、电源行业发展趋势分析、最新电源产品介绍、众多电源达人与您分享电源技术经验，关注我们，搜索微信公众号：Power-union，与中国电源行业共成长！
Rubycon电解电容寿命权威计算
寿命计算公式
寿命计算公式的由来
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纹波电流的大小对电容寿命的影响最大。
利用温度系数和纹波电流系数，通过对基本寿命的增减分析，可以推算出特定条件下的寿命。
寿命计算公式
如何计算内部上升温度△Tj
如何计算内部上升温度△Tj
纹波电流有效值的计算方法
计算实例
PFC电路的纹波电流计算方法
电容内部温度（△Tj）的获得方法
环境温度（Ta）的获得方法
寿命计算公式
Rubycon电容的寿命推算
电源联盟---高可靠电源行业第一自媒体。
元器件的寿命推算
元器件的寿命推算电子元器件的寿命特性实际上都可以用“浴盆形”曲线恰如其分地表示。
本节讨论曲线的第一部分，钽电容即元器件的早期失效问题，它直接影响电子设备寿命的“夭折”或“早期失效”。
经验表明，通常一台新制造的设备在其寿命周期的早期发生的故障较多，即在装配、测试和启动过程中出现的故障多于以后在现场使用时期的故障。
其中一个重要的原因是从供应者得到的元器件常包含一些不耐用产品，这些不耐用产品会在部件或设备整机的初始试验中或在设备的初期使用中发生失效，引起设备故障。
为了消除或减少电子设备在早期使用中出现的故障，对电子元器件需要采用质量检验和筛选试验。
质量检验就是通过目检和试验测试以减少元器件生产线中不合格产品的数量TDK电感筛选试验是通过施加应力的办法剔除劣质元器件以减少早期失效率，即在经过选择的情况下，使用一种预先规定的“老化”周期来筛选出不耐用的元件或器件。
这种方法用于特别注重日靠性的场合。
可靠性筛选的目的是尽快地缩短早期失效期，将早期失效率减少到可接受的水平。
元器件级的时间应力的应用。
通过比较表明，可靠性筛选减少了元器件的失效率。
它还表明在125℃进行1OOh筛选试验与100℃下进行240h筛选试验的失效率是相似的。
“筛选”的含义就是对电子元器件进行·种应力试验或多种应力试验，发现器件的固有薄弱环节KEMET（从而发现早期失效），而不损坏良好器件的整体特性。
当这种试验用于由同样方法生产的一组同类器件时，可用来确定这一组中的较差器件而不损坏这组中“良品”器件的结构或完成功能的能力。
筛选的原理是：如果应力水平选择适当，劣质器件发生失效，而优质器件则能通过。
如果把发生失效的器件从该组中剔出，那么，剩下的器件就可以在正常额定工作条件下能经受逸种应力，因此认为它们的可靠性是可以接受的。
筛选可由元器件生产厂或用户在自己的试验设备上进行，也可以在独立的实验室进行。
无论谁来进T491V107K006A T行筛选试验，用户首先应该熟悉卖方出售的元器件产品在正常生产中所使用的筛选试验的条件和功效。
影响电解电容寿命的因素
关于影响APC秀康系列40KVAUPS电容容值下降的原因分析报告贵部门的APC秀康系列40KVA-UPS中的BUS总线电路中的核心部件铝电解电容，主要是用于平滑、储存能量和整流后的滤波。
经检测正BUS总线电容为4850UF，平均值才达到1212UF，而准确值为2000UF到2200UF之间。
目前只能达到55%左右。
负BUS总线电容为5200UF平均值才达到1300UF，而准确值为2000UF到2200UF 之间。
目前只能达到60%左右。
因此影响整机的帯载功率和其他部件的温升升高和加速部件的老化。
从而影响其他部件的寿命，也造成电容恶性循环容值下降的重要原因。
而影响电容容值下降和老化的因素如下：1.电解电容的寿命取决于其内部温度。
从APC秀康系列UPS的设计角度，安装工艺及电容的底部没有安装散热器，只简单的用固定支架固定，影响了电容的寿命和稳定性。
而对UPS电源来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。
总线上瞬间浪涌电压导致电解电容的非正常失效如极低的温度，电容温升（环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。
这些因素引起电解电容失效和容值下降。
电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。
当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。
当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。
相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止了。
在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。
如室外型UPS，在我国东北地区都配有加热板。
电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的浪涌电压和瞬时高电压是经常出现的。
尤其我国幅员辽阔，各地电网复杂，因此，交流电网很复杂，经常会出现超出正常电压的30%，在额定电压的倍电压下，2小时后电容会出现漏液冒气，顶部冲开。
一种光伏逆变器用高压BUS缓启动电路[实用新型专利]
![一种光伏逆变器用高压BUS缓启动电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0c16d892b1717fd5360cba1aa8114431b80d8e4d.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820527244.9(22)申请日 2018.04.13(73)专利权人 深圳市金三科电子有限公司地址 518000 广东省深圳市宝安区西乡镇河西村黄岗岭工业区C栋第五、六层(72)发明人 钟伟炳 熊芸 (74)专利代理机构 北京华智则铭知识产权代理有限公司 11573代理人 陈向敏(51)Int.Cl.H02M 1/36(2007.01)(54)实用新型名称一种光伏逆变器用高压BUS缓启动电路(57)摘要本实用新型公开了一种光伏逆变器用高压BUS缓启动电路，包括太阳能MPPT控制电路、DC -DC电路、AC整流电路和MCU控制单元；AC整流电路与DC -DC电路连接，MCU控制单元分别与DC -DC电路和太阳能MPPT控制电路连接，太阳能MPPT控制电路和DC -DC电路再分别连接BUS母线。
本实用新型在光伏逆变器启动时，通过高压BUS缓启动电路对大容量的BUS电容进行预充电处理，避免BUS上的大电容在机器启动瞬间对光伏逆变器主电路造成冲击，延长机器的使用寿命；通过高压BUS缓启动电路转换，使市电电压和太阳能电压可在更宽的电压范围有效的对BUS电容进行预充电处理，兼容多种供电源供电情况。
权利要求书3页 说明书7页 附图3页CN 208257654 U 2018.12.18C N 208257654U1.一种光伏逆变器用高压BUS缓启动电路，其特征在于，包括太阳能MPPT控制电路、DC-DC电路、AC整流电路和MCU控制单元；所述AC整流电路与所述DC-DC电路连接，所述MCU控制单元分别与所述DC-DC电路和所述太阳能MPPT控制电路连接，所述太阳能MPPT控制电路和所述DC-DC电路再分别连接BUS母线。
2.如权利要求1所述的光伏逆变器用高压BUS缓启动电路，其特征在于，所述太阳能MPPT控制电路包括：第一电感、第一共模电感、第一霍尔传感器、第一二极管、第一场效应管和第一单片机；太阳能输入接入所述第一共模电感，经过所述第一共模电感连接所述第一霍尔传感器的6脚，所述第一霍尔传感器的5脚连接所述第一场效应管的漏极和所述第一二极管阳极，所述第一二极管阴极连接BUS+母线，所述第一场效应管的源极连接BUS-母线，所述第一场效应管的栅极连接所述第一单片机的54脚，太阳能负极PV-通过所述第一共模电感与所述BUS-母线相连。
电解电容寿命计算公式 说明(1)
周围温度+纹波电流引起自身发热的限界值是指：
① 最高使用温度为105℃的HT系列：110℃
② 85℃一般标准规格：95℃
③ 其他系列：最高使用温度+5℃
举例：不同环境温度条件下有不同上限值
● 环境温度与自身发热限界值
环境温度（℃）
40
55
65
85
105
△T0
30
30
25
15
5
●最高使用温度为105℃系列的，符合最高使用温度的纹波电流所引起的发热是5℃为限界值(共 110℃)，
◆铝电解电容器外径与温度差系数
电容器外径ФD(mm) 5Ф
6.3Ф
8Ф
10Ф
13Ф
16Ф
温度差系数
1.1
1.1
1.1
1.15
1.2
1.25
电容器外径ФD(mm) 18Ф
22Ф
25Ф
30Ф
35Ф
40Ф
温度差系数
1.3
1.35
1.4
1.5
1.65
1.75
◆ 纹波电流引起的发热△T是按下列公式来计算，最高使用温度为105℃系列，△T 0=5℃
铝电解电容器的使用寿命计算公式
1、周围温度与寿命
温度对寿命的影响有静电容量的减少，损失角正接的增大，导致电解液通过封口部扩散到外部，电气
特性随时间的变化值与周围温度间成立试验公式，其关系式类似于温度增加，化学反应速度成指数倍 增加之化学反应规律式，称之为温度与铝电解电容寿命10℃法则。
LX=L0×B
<1> 关于 TX（实际使用时的周围温度）的注意事项 温度加速试验中确认为10℃的 2倍，以40℃-最高使用温度为范围。从市扬的反退品的测定结果来看，
光伏逆变器bus电压
光伏逆变器bus电压光伏逆变器是光伏发电系统中的重要组件，其将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，以供电网使用。
在光伏逆变器中，bus电压是一个关键参数，对逆变器的性能和稳定性具有重要作用。
本文将介绍光伏逆变器bus电压的含义、作用以及如何监测和调整bus电压，旨在为大家提供实用的光伏逆变器使用技巧。
一、光伏逆变器简介光伏逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备，主要由输入端、输出端、控制器和bus电压等部分组成。
光伏逆变器在太阳能发电系统中起着至关重要的作用，使得太阳能电池板产生的直流电能够适应电网的交流电特性。
二、bus电压的含义和作用bus电压是指在光伏逆变器内部，连接各个部件的电压。
它可以反映光伏逆变器的工作状态和性能。
bus电压的作用主要包括以下几点：1.驱动光伏逆变器的开关管，实现直流电与交流电的转换；2.保证光伏逆变器内部各个部件的工作稳定性；3.影响光伏逆变器的转换效率和输出功率。
三、光伏逆变器bus电压的监测与调整1.监测：通过对bus电压进行实时监测，可以了解光伏逆变器的工作状态，发现潜在问题。
监测bus电压的方法有：使用电压表进行实时测量、通过监控系统远程查看等。
2.调整：根据光伏逆变器的工作需求和实际情况，合理调整bus电压，以提高系统的性能和稳定性。
调整bus电压的方法有：调整光伏逆变器的控制参数、更换合适的电容器等。
四、如何选择合适的bus电压选择合适的bus电压是提高光伏逆变器性能的关键。
以下几点可供参考：1.参考光伏逆变器的产品说明书，了解其推荐的bus电压范围；2.结合光伏逆变器的输入电压、输出电压和转换效率等参数，进行综合分析；3.考虑环境温度、负载特性等因素，确保bus电压的稳定性和可靠性。
五、bus电压对光伏逆变器性能的影响bus电压对光伏逆变器的性能具有重要影响。
合适的bus电压可以提高逆变器的转换效率、输出功率和稳定性，而不合适的bus电压可能导致逆变器工作异常、降低系统寿命。
双向PFC分析
双向PFC 分析BT-BT+图1 双向PFC 电路图工作时序（以R 相为例）：Q1和Q4互补，Q2和Q3互补。
在市电正半周工作的时候Q3常闭，Q2常开。
正向升压Q4 为主导管(BOOST)；反向降压时Q1 为主导管(BUCK)。
在市电负半周工作的时候Q1常开，Q4常闭。
正向升压Q3 为主导管；反向降压时Q2为主导管。
升压分析：升压电路为BOOST 电路。
以R 相市电正半周分析，当Q4导通Q1断开时：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=00Z V dtdV C dtdi L V o L R （1） 当Q4断开Q1导通时：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=-L o L R iZ V dtdV C V dtdi L V 00 （2） 结合开通关断得出系统空间状态方程:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--=--=Z V D i dtdV C D V V dtdi L s o R L0)1()1( （3） 其中为R 相市电电压，为电感L1的瞬时电流，为电容C1的电压，R V L i 0V Z 为所带的负载，D 为占空比。
对上式施加扰动，定义：，，000ˆV V V +=L LL i i i ˆ+=D D D ˆ+=代入公式（3）可以得到稳态方程： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=Z V D i DV V L R 00111 （4） 动态方程：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--+-=--=Z V D i D i dtV d C D V D V dti d L L L o L 000ˆ)1(ˆˆˆ)1(ˆˆˆ (5) 上式取拉氏变换,可以得到：)2)(1()1()(ˆ)(ˆ20CZS D LS D Z s i s V L +---=（6） ZD LS LCZS V CZS s D s iL 220)1()2()(ˆ)(ˆ-+++= （7） 控制器设计对于MiniArray 三相机，BUS 电压设定值为360V ，L1=1.7mH, C1=1500uF,输出功率P ＝5KV A ，功因为0.8。
第2课 电路基础知识
2、热地 （1）、热地是带电的地，是不安全的。
下面我们来分析带多少伏特电压，带什么波 形的电压，见图（2）。
图2
（2）、由图（2）可得结论： 热地带220Vrms 交流50Hz半波电压。最高电压是310V。
是很危险的，必须隔离!
产品设计过程中，产品生产过程中，产品 到了消费者使用过程中都要十分注意这个电压。
2、电感并联算法： L1=4.7uH L2=5.6uH L1*L2 4.7*5.6 L(等效)=---------=---------=2.56uH L1+L2 4.7+5.6
四、变压器
不可做成标准件出售。对于特定的电路单独进行设计。后面专讲。
四、二极管
参数：导通最大电流，反向耐压， 电流恢复时间是其主要 参数。
第2课 电路基础知识
安全篇
一、安全知识！
1、定义：
（1）BUS电容：220VAC 经全桥整流后滤波、储
能电容称为BUS电容。
BUS电压：BUS电容上的电压称谓BUS电压。
（2）热地：
BUS电容负端称为热地。
（3）冷地： 经安全隔离后变压器次边第一个整流
后滤波、储能电容负端称为冷地。
见图（1）
图1
5、晶体管的各极电N 流+
IE
IE N
注入电子
E
I C （1）集电极I E 电P 流 注 入 空 穴
P
扩散电子
IB 2 IB 1
N
收集电子
IC N 1
IC
IC N 2 IC B O
C
IC P
I C I C 1 I N C 2 I N C I C P 1 I C NBO
其中： ICB IO C2N ICP 为反向饱和电流，常温下很 小，可忽略不计。 但与温度密切相关，温度每升高10度， 约增大一倍。
系统管理总线(SMBus)
系统管理总线(SMBus)【摘要】系统管理总线（SMBus）是一个两线接口，通过它各种设备之间以及设备与系统的其它部分之间可以通信。
它基于I2C操作原理。
SMBus为系统和电源管理相关的任务提供一条控制总线。
一个系统利用SMBus可以和多个设备互传信息，而不需要独立的控制线路。
【关键词】系统管理总线（SMBus）；I2C；通信System Management BusLu Qiusheng Beijing Information Technology College/PC：100050Abstract：System Management Bus（SMBus）is a two line interface；by way of SMBus each equipment and equipment with system’s other unite can communication.SMBus’working function based on I2C.SMBus is one control bus which can carry out the communication function for system and power system management.By way of SMBus one can make each equipment communication and not need an independent control line.Key words：SMBus；I2C；communication1.系统管理总线（SMBus）系统管理总线（SMBus）是一种双线接口，通过SMBus可以使挂在SMBus 上的有关部件相互通信，SMBus主要基于I2C技术，SMBus是用于系统和与电源管理有关任务的控制总线，采用SMBus可以简化系统的设计，便于系统的扩展。
通过SMBus可以由有关器件提供制造商的有关信息，告知系统它的模块/部件号，保持一个事件的状态信息、报告各种错误类型、接受控制参数、并返回系统的工作状态信息。
电容的额定寿命 -回复
电容的额定寿命-回复电容是一种广泛应用于电子设备中的重要元件，它有着很多种类和规格。
电容的额定寿命是指其在特定工作条件下能够正常运行的时间。
在设计电子设备时，了解电容的额定寿命是非常重要的，因为它直接关系到设备的可靠性和使用寿命。
本文将从电容的工作原理、寿命测试、寿命的影响因素等方面一步一步解析电容的额定寿命。
首先，我们来了解一下电容的工作原理。
电容是由两个导体板（一般为金属板）之间的绝缘介质（一般为聚乙烯薄膜或电解质）组成的。
当电容器两极之间施加电压时，正负电荷会在两个板之间的介质中储存，这样就形成了一个电场。
电容的容值表示了它可以储存的电荷量，容值越大，电荷储存能力越强。
然后，我们需要了解电容的寿命测试。
电容的寿命测试是通过模拟电容器工作环境中的电压和温度来进行的。
一般来说，电容的寿命测试会在高温条件下进行，比如在85C的温度下施加额定电压进行测试。
电容会在这种严苛的工作环境中进行长时间运行，以确定其能否在实际应用中达到预期的寿命。
接下来，我们来看一下影响电容寿命的因素。
首先是电压和温度，这两个因素对电容的寿命有着直接的影响。
一般来说，电容在高温和高电压下工作会缩短其寿命。
其次是振动和冲击，电容在工作过程中可能会受到振动和冲击，这些外力会对其寿命造成一定的影响。
此外，还有负载和电流的影响，如果电容的负载或电流超过了其额定范围，也会对其寿命造成损害。
然后，我们来看一下如何提高电容的寿命。
首先是选择合适的电容型号和规格。
不同的电子设备对于电容的要求不同，需要根据具体的工作条件来选择合适的电容型号和规格。
其次是正确的安装和使用。
电容在安装时需要注意避免过度应力和振动，同时要确保正确的极性连接。
在使用过程中，要避免过高的工作温度和电压，以及过大的负载和电流。
此外，定期进行检测和维护也是提高电容寿命的重要措施。
最后，我们来讨论一下电容的额定寿命。
电容的额定寿命通常以小时（h）为单位表示。
对于不同类型的电容，其额定寿命也会有所不同。
MST电路及其工作模式分析
MST电路及其工作模式分析在UPE新一代Line interactive 3KV.A UPS中, Wildcat和MST电路分别被考虑并进行了成本评估，在成本评估结果中MST电路拓扑具有竞争力。
MST是Wildcat电路的变形，基本工作原理与Wildcat拓扑基本相同，Wildcat拓扑是Powerware公司所申请的一份专利，并且被Powerware的Line interactive UPS产品所使用。
MST电路拓扑如下图所示：Wildcat电路拓扑如下图所示：从上面MST和Wildcat电路可以看出，与Wildcat相比，MST的不同之处主要有两点：⑴在Wildcat中DC source正极直接与Bus正端相连，而在MST中DC source负极直接与Bus负端相连；⑵在Wildcat中Charge电路使用一个二极管和一个二极管与开关管串联环节来设计，而在MST中使用两个开关管来设计。
上述变化不影响Line模式和Bat模式下的正常工作，但是否会带来其它影响不得而知。
Wildcat拓扑来源于Powerware的一份专利，专利电路拓扑如下图所示：从上述专利拓扑可以看出，Wildcat电路与之的差异主要在于：专利中Bus使用两个电容串联，且Bus电容中点与N线相连；而在Wildcat中用一个电容代替，没有Bus中点。
由于在专利电路工作中，总是有一端Bus电压为零，因此如此变形是可行的。
下面我们来分析专利电路在各种模式下的具体工作过程。
当Line interactive UPS工作于DC source模式时，电路可以简化如下：在DC source工作模式下，开关切换过程有两种方式，下面首先介绍第一种切换方式，下面为其工作示意图；在一个输出周期内，电路可以分为6个运行状态。
在任何状态下，每个桥臂的两个开关都以互补模式进行工作。
⑴在输出电压正半周，当DC source电压高于输出电压时，即示意图中1212段，此时412闭合，411断开；432闭合，431断开；421、422以开关频率进行调制以输出Vout，此时是典型的Buck电路,电路的Duty为开关421的占空比。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Th Ta PLoss RTh
3.4 计算电容寿命的公式
Lop Kv A 2( BTh / C ) Hours
A 参数是指在参考温度下的寿命,其值电容 直径有关 B 是参考温度,对85度电容,其值为85.
C参数根据电容类型由厂家
Kv 是指电容电压参数，厂家提供
四， 3A3-30KBUS电容的寿命分析
0
32.366
40
100 Icapainv_nl i 0 50 0 0 0.005 0.01 t ( i)
effh ( Icapainv_nl j)
20
1.24710
0.015
4
0
0 0
50 j
100
150 150
0.02
Fig.3 由电容流出到逆变的电流I_CAP_INV
Fig4. I_CAP_INV电流谐波分析
1
I_CAP_INV_S I_CAP_INV_T I_CAP_INV_R
+
Q_INV 1 L1
C1 1800u*5 Q_INV 3
2
0
+
C3 1800uF*5 -BUS Q_INV 4
0
Q_PFC_R2
C2
PFC
D_PFC_R1
INV
4.3.1 PFC流进BUS电容的电流 分析-I_CAP_PFC
二，电解电容的模型和ESR特性
2.1电解电容的等效电路模型
电流流过电容时，会发生损耗，这个损 耗主要是由电容的ESR引起。
2.2电解电容ESR的特性
随着电容 温度的上 升和频率 的升高， ESR减小
三，分析BUS电容寿命的步骤
3.1 分析BUS电容寿命的步骤
分析电容谐波电流
使用MATHCAD软件 进行分析.通过分析 PFC和INV的谐波电 流得到BUS电容的 谐波
3.3 电容损耗和内部温度的计 算公式
将每次谐波电流引起的损耗相加.
2 2
P tot P (1) P ( 2) P (3) ... P ( n)
I (1) ESR(1) I ( 2) ESR( 2) ... I ( n) ESR( n)
计算电容内部温度Th, Rth为电容的热阻 其值和风速等有关,Ta表示电容表面温度
0
0
0 0
0.005
0.01 t ( i)
0.015 s 0.02
说明：本 文以RCD 满载为例 进行分析
Fig1. R,S,T 输入电流
80 80A 60 Icapapfc_nl i 40 20 0 0
Fig2. 三相PFC 正BUS DIODE电流
28.576 40A
effh( Icapapfc_nl j)
200 IcapRi IcapS i IcapTi 0 50 0 0.005 0.01 t ( i) 0.015 100 200
A
R
S
T
Fig.1 逆变电感电流R,S,T相
200 200 A
IcapT I3_inv_nlt ( ( i) ) modinv3t ( ( i) )
i
Fig.2 逆变三相Q_INV1电流波形 0.02
3A3-30K BUS电容寿命的分析
报告目录
电解电容的寿命问题 电解电容的模型和ESR特性 分析电解电容寿命的主要步骤 3A3-30KBUS电容寿命的分析 总结
一，电解电容的寿命问题
电解电容的寿命问题
电解电容的失效原因，当温度升高时，电解电 容的电解液会挥发，导致容值变小，漏电流增 大，ESR增大； 当以上任一指标超过规格时，我们认为电容失 效； 电容的寿命取决于电解液的挥发速度。 影响电解电容寿命的因素：主要热影响（焊接， 外界温度，纹波电流）其次，还有施加高压； 施加反压等异常影响。
20
0 0
0.005
0.01 t ( i)
0.015
s 0.02
0.02
8.49410
4
0
0
50
100
150
Fig3. PFC流进电容的电流I_CAP_PFC
0 j 120 Fig4. I_CAP_PFC 电流谐波分析
4.3.2 从BUS电容流出到逆变 的电流分析-I_CAP_INV
R S T
4.4.1 时域法分析BUS的谐波电 流
时域分析法，是指在时域范围内，使用PFC电 容电流减去INV电容电流，得到电容电流时域 函数，对其函数傅立叶分解得到各次谐波的电 流。对于PFC和INV开关频率相关的条件下， 此方法适用于PFC和INV开关频率相关的条件下, 在此条件下能够比较精确的分析谐波电流。
4.1 3A3-30KBUS电容设计要求 和选用电容介绍
3A3-30K设计中，要求25度条件下，电容寿命7年。 RIFA 公司的PEH506YEQ4180M4 1800uF*10个,正负BUS各5个 ESR Value=59mOHM, at 20 °C 100Hz
0.08 ESR(OHM) 0.079 Esr_cap_20( F) 0.06 Esr_cap_30( F) Esr_cap_40( F) 0.04 Esr_cap_50( F) Esr_cap_60( F) 0.02 0.015
计算电容的损耗 和温度
根据电容的谐波电 流和ESR值，计算 每次谐波电流引起 的损耗，并求和， 得到总的电容损耗, 然后计算出电容的 温度.
计算电容寿命
根据计算出的电容 的内部温度，和厂 商提供的计算公式 求得电容的寿命。
3.2 谐波电流的分析方法
首先求得电流的函数I=f(t) 对电流函数进行傅立叶分解求得各次谐波 的有效值，就是电容的谐波的电流
20 °C
30 °C 40 °C 60 °C 50 °C
0
0 50
500
1000
1500 F
2000
2500
3000 2.00uF电容ESR和温度,频率的关系
4.2 3A3-30K 主线路图
I_CAP_PFC_S PHASE_S I_CAP_PFC_T PHASE_T I_CAP_PFC_R +BUS Q_PFC_R1 PHASE_R I_CAP Q_INV 2
60A I1_res_nl( t ( i) ) I2_res_nl( t ( i) ) I3_res_nl( t ( i) ) 20 40
R
S
T
46.895
60A
R
S
T
I1res_nl( t ( i) ) 40 I2res_nl( t ( i) ) I3res_nl( t ( i) ) 20 0 0 0.005 0.01 t ( i) 0.015s