开关电源的可靠性对航空电子系统稳定工作具有重要影响,60%以上的开关电源失效均是由输出电解电容失效造成的。传统的离线式电解电容监测方法,需将电容从系统拆下,打断了系统的持续工作,因此亟需一种有效的电解电容在线监测方法。本文以Buck电路作为开关电源实例,在分析铝电解电容失效机理的基础上,将铝电解电容的等效串联电阻(ESR)作为电容退化的表征参数,提出了无电流传感器的输出电容在线监测方法,在连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)下均可进行有效监测。论文主要工作如下:研究基于触发模式的Buck电路输出电容ESR在线监测方法,通过分析CCM模式和DCM模式下电路各节点的电压和电流表达式,建立输出纹波电压表达式,由开关管开关时刻的纹波电压建立输出电容的ESR监测模型。进一步,针对该模型在DCM模式下鲁棒性差等缺点,采用/2、3/4和DT时刻的纹波电压建立输出电容的ESR监测模型,消除了等效串联电感(ESL)的影响,提高了模型鲁棒性。仿真实验表明:该方法ESR监测平均相对误差在CCM模式下为1.4%、DCM模式下为0.4%。针对Buck电路输出电压纹波时间序列的数据特点,通过收集不同老化状态电容的纹波数据建立数据集,建立了基于双向长短期记忆(LSTM)神经网络的输出电容ESR在线监测模型。该方法无需使用触发电路,仿真实验表明:ESR监测平均相对误差在CCM模式下为4.6%,DCM模式下为4.1%。为验证上述所提方法的有效性,采用一款开关频率和占空比可控的开环Buck电路作为目标电路,在CCM和DCM两种模式下,在不同开关频率、不同负载和不同温度下开展电容在线监测实验,以及开展电容加速老化实验,并将电容ESR监测结果与LCR测试仪测试结果对比,实验结果表明:改进的基于触发模式的输出电容ESR在线监测方法在CCM模式下平均相对误差为1.8%,DCM模式为1.0%;基于双向LSTM神经网络的输出电容ESR在线监测方法在CCM模式下平均相对误差为4.2%,DCM模式为3.6%。上述实验结果证明本文所提方法有效地解决了实际应用中铝电解电容的在线状态监测问题。