[发明专利]开关电源中光电耦合器退化监测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源监测技术领域，特别是涉及一种开关电源中光电耦合器退化监测方法，以及一种开关电源中光电耦合器退化监测装置。

背景技术

开关电源广泛应用于计算机、通信、航空航天等诸多领域。与其他电学子系统相比，开关电源比其下游的组件有更高的失效率，是系统的薄弱环节。一旦其发生故障，将导致下游组件工作异常甚至损毁，造成难以估量的严重后果。所以对开关电源的故障监测就显得尤为重要。

现有的对开关电源故障监测的方式主要有内部测量和外部测量两种。外部测量的方法有通过对开关电源输出级纹波电压的监控，以达到预测滤波电容健康状况的目的。内部测量的方法有通过芯片对开关电源负反馈回路占空比的测量来反应其健康状况。

开关电源中的光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合而成的具有光电耦合，电流增益和电流传输特性的元器件。其中发光二极管起到把输入电流变换成电信号的作用，而光敏三极管则起到把光信号变换成电流信号的作用。由于发光二极管和光敏三极管之间不是电与电的直接耦合，而是光与电的间接耦合，因此它是具有隔离特性的耦合器件。光电耦合器出现在开关电源的控制回路中，一般起到开关、传递取样误差信号以及承前启后的稳压控制等作用。光电耦合器的一个重要的技术参数是电流传输比（CTR），其值等于输出电流与输入电流之比。由于发光二极管发光效率退化等原因，光电耦合器会产生退化现象，其退化的表现形式就是CTR数值的变化。

现有的对光电耦合器故障诊断方式包括：将光电耦合器直接取出，测量其CTR数值；或者通过“光耦短路法”。将光电耦合器发光二极管的负极强行短地，电源输出电压应该下降，如果输出电压不变，说明光耦已坏。

上述两种方式的缺点有：自行拆除光电耦合器或者将其发光二极管强行接地来测量电源输出电压都会对开关电源本身造成损害；仅能够判断出光电耦合器是否损坏，而没有反映出其退化情况，无法进行预测；未能实现对开关电源光电耦合器的在线退化监测，即在开关电源正常工作时，无法判断其光电耦合器的健康状况。

发明内容

基于此，本发明提供一种开关电源中光电耦合器退化监测方法和装置，无需对电源内部结构进行拆卸，且能在开关电源正常工作时实现对光电耦合器的实时在线监控。

一种开关电源中光电耦合器退化监测方法，包括如下步骤：

对开关电源输出端负载施加电流脉冲信号，获取所述开关电源的响应信号；

将所述响应信号放大后整形为方波脉冲序列；

读取所述方波脉冲序列中的方波脉冲个数，通过所述方波脉冲个数判断光电耦合器是否退化。

一种开关电源中光电耦合器退化监测装置，包括脉冲发生器、信号放大电路、整形电路、计数器和处理器；

所述脉冲发生器和信号放大电路分别与开关电源的输出端连接，所述信号放大电路、整形电路、计数器和处理器依次连接；

所述脉冲发生器用于对开关电源输出端负载施加电流脉冲信号；

所述信号放大电路用于获取所述开关电源的响应信号，将所述响应信号进行放大；

所述整形电路用于将放大后的响应信号整形为方波脉冲序列；

所述计数器用于读取所述方波脉冲序列中的方波脉冲个数；

所述处理器用于通过所述方波脉冲个数判断光电耦合器是否退化。

上述开关电源中光电耦合器退化监测方法和装置，对电源输出级负载施加电流脉冲信号，通过接收开关电源对此脉冲所产生的响应信号，对该响应信号进行处理，获取其方波脉冲个数，从方波脉冲个数的变化确定其电流传输比CTR的变化，实现对开关电源光电耦合器退化情况的实时监测，对光耦退化情况进行记录跟踪，方便使用者对电源健康状况做出判断，避免电源突然失效，防止下游电路出现严重问题；本发明可通过单片机进行数据处理，简单易行，成本低廉；

本发明装置可直接接入电源输出级，无需取出光电耦合器，无需对电源内部结构进行拆卸，操作简单，既避免了对光电耦合器或其他相邻器件的损伤，同时也提高了监测效率。

附图说明

图1为本发明开关电源中光电耦合器退化监测方法在一实施例中的流程示意图。

图2为本发明开关电源中光电耦合器退化监测装置在一实施例中的结构示意图。

图3为图2中脉冲发生器的电路结构示意图。

图4为图2中信号放大电路的电路结构示意图。

图5为图2中光电耦合器某一CTR值时的正弦阻尼振荡示意图。

图6为图2中光电耦合器某一CTR值时的正弦阻尼振荡示意图。