电源设计经验集——谈电源模式及电解电容寿命

DCM断续模式：电流从零开始上升的三角波。

CCM连续模式：电流从某一非零值上升的侧梯形波。

DCM模式:负载小时初次级两侧电流分别为上升三角和下降三角波，如果是开关频率固定的它激式电源，次级将磁能释放完毕时开关管还未导通，这时初次级开关器件均关断，线圈与寄生电容产生衰减振荡，线圈两端电压低于输出电压，次级二极管关断，初次级均关断时线圈的振荡衰减较慢，虽然此时电压较高，但电流微小，直到开关管再次导通，如此循环下去。由于参与振荡的是线圈电感，不单是漏感，所以振荡频率较低(比开关管关断瞬间的尖峰振荡频率低很多，开关管关断瞬间的尖峰是漏感与分布电容产生的高频衰减振荡)。如果是自激式电源，次级磁能释放完毕后马上转入开关管导通阶段，没有两侧均关断的衰减振荡过程。

CCM模式:如果是开关频率固定的它激式电源，负载较大时，稳压控制要保持输出电压不变，占空比加大，同时负载电流也较大，开关管关断后，次级二极管通过的电流较大，因输出电压不变，输出电流下降的坡度不变，会出现输出电流还未下降到0时，开关管再次导通，即线圈磁能未释放完毕激磁电流未复位到0，开关管电流在这个激磁电流的基础上再开始上升，因电源电压不变，开关管电流上升的坡度不变。即初级电流上升和次级电流下降的坡度不变，但初级电流上升的起点和终点均抬高，后级下降的起点和终点也均抬高。这样初级的输入能量加大，次级的输出能量加大。没有初次级均关断的衰减振荡过程(即没有8楼所示波形后部的振荡波部分)。如果是自激式开关电源，磁能释放完毕后立即转向开关管导通阶段，激磁电流复位到0。也就是说自激式开关电源不会工作在CCM模式。

0.15 MHz处产生的振荡是开关频率的3次谐波引起的干扰。

0.2 MHz处产生的振荡是开关频率的4次谐波和Mosfet 振荡2(190.5KHz)基波的迭加，引起的干扰，所以这部分较强。

0.25 MHz处产生的振荡是开关频率的5次谐波引起的干扰；

0.35 MHz处产生的振荡是开关频率的7次谐波引起的干扰；

0.39 MHz处产生的振荡是开关频率的8次谐波和Mosfet 振荡2(190.5KHz)基波的迭加引起的干扰；

1.31MHz处产生的振荡是Diode 振荡1(1.31MHz)的基波引起的干扰；

3.3 MHz处产生的振荡是Mosfet 振荡1(3.3MHz)的基波引起的干扰；

开关管、整流二极管的振荡会产生较强的干扰。

电解电容寿命分析：

以下均为众多LED电源制造商找到的长寿命的理由，本文做简要说明。

我们说一个电解的额定寿命多少小时，都是在其额定参数相同的工作环境下的实际寿命。同时也是设计寿命。

主要影响电解电容寿命的因素有以下几点：环境温度、电压、纹波电流、频率。

1、频率：首先请断定使用的电解电容为高频电解电容，保证在频率一项不影响您电源的实际工作频率。

2、纹波电流：这个参数在电解规格书里可以查到额定的纹波电流，按照电源本身的纹波电流来选用合适的电解。

以上2项要考虑参数的余量，一般按照1.5倍计算足以。

下面是影响寿命的主要参数：

3、环境温度：按照目前最普遍的电容寿命估算方法，实际工作温度比电容额定温度低10度，寿命增加1倍的理论。额定温度105度，而实测温度为65度105-65=40度 也就增加4倍。我们选用额定1万小时的电解电容，即95度时2万小时，85度时4万小时，75度时8万小时，65度时16万小时，这16万小时暂时先记在这里。

4、工作电压：我们选用的电解额定为63V，实际工作37.2V，我们可以肯定寿命比额定要长，至于长了多少，我们先不管。

再分析一下电解电容的性能衰减特性：

我们说的一个电解电容的寿命结束了，其实并不是所有功能全部失效，而是开始衰减，直到满足不了电解在电路中所起到的作用。那么我们就要看电解在实际电路中所起到的作用，我先说2种用途，一是在PFC电路中，另外一个是在电源输出端做滤波使用，当电解性能衰减时，PF值会降低，但是即使降低到0.5(不加PFC电路)，电源也是一样在工作，输出电流和电压丝毫不会受到影响。而做在输出端作为处理纹波的情况也是一样，只是输出纹波不断增大而已，而这个纹波对LED的确有很大影响，但是绝对不会立刻使LED失效。

所以，综上说述，我们做电源的要做到以下两点：

1、选用正品知名品牌的电解电容；

2、设计电路时，充分考虑实际工作参数与电解参数的余量。