电解电容器远不是最可靠的电子元件。其中一种失效是逐渐失去容量,这在电源故障发生之前几乎察觉不到。因此,如果可以实时监测电子设备滤波电容器的状况,那将是很有价值的。

下面这个简单的设计方案可用来监控掉电期间的电容电压,并将超出规格的状态记录到NVRAM / EEPROM存储器中。

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图1:概念性电容监控电路(单通道)。

这个设计只需要一个微控制器、ADC和一些非易失性存储器,这意味着对大多数系统而言,基本上不需要额外的成本或组件。图1只显示了一个监测通道,当然也可以检查多个电压(例如,稳压器的输入电压VIN 和多个输出电平 VOUT)。

当关闭(P_OFF)信号发送到系统时,μC就禁止所有中断以及电路中重要的(和不可预知的)功耗。

然后,μC通过计算电压下降一定量所需的时间来估算滤波器电容。或者,程序也可以测量一定时间之前和之后的电压差。

无论哪种情况,在所有电源的最小输出电压VOUT和μC所需的最小工作电压之间必须有足够的余量,以便有足够的时间进行测量。

如果测量值不在规定的范围内,μC会将诊断数据写入NVRAM,可在下次加电时对其执行操作。

R1和R2的功能与ADC输入范围相匹配,并可作为电容放电的主要“测试负载”。有源电路汲取的电源电流变化太大而不能依赖。

如有必要,仅在断电期间接通电阻,以便电源电流可以最小化,如图2所示。

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图2:切换测试负载以降低功耗。

在计算阈值时,不要忘记电容是与温度甚至可能与电压有关的,并且可能有相当宽的容差。

原文刊登在EDN美国网站,参考链接Capacitor self-diagnostics

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