[发明专利]CCM升压变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种CCM升压变换器输出并联电容ESR和C的监测装置及方法。该装置包括Boost变换器主功率电路、驱动电路、显示单元，一只参数已知的电容与电流互感器，以及信号处理模块，其中信号处理模块包括功率电路控制单元、开关频率f_s计算单元、占空比D计算单元、输出电压采样单元、电容电流触发采样单元、电容ESR和C计算单元。本发明可以在不影响电路正常工作的情况下对电容的参数ESR和C进行监测，为电容和电源的寿命预测提供依据，无需额外参数，方便实现。

技术领域

本发明属于电能变换装置中的监测技术领域，特别是涉及一种CCM升压变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法。

背景技术

由于效率高、体积小等优点，开关电源在日常生产生活中应用十分广泛。其中，CCM(Continuous Current Mode，电流连续模式)Boost变换器在直流电动机、PFC功率因数校正电路以及直流电源等领域广泛使用，在Boost电路中，为了得到较为稳定的输出电压，必须采用电容有效滤除高频噪声。变换器工作一段时间之后，电容的容值(Capacitance,C)和等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)会发生变化，与初电容值C和阻值ESR相比，当该变化量较大时，即可认为该电容已失效，电容的失效将会造成电源和系统的运行故障，若不能及时进行更换将造成巨大的损失，因此能够实时监测电容的C和ESR值并判断电容是否失效十分重要。现有的监测技术大都采用离线式监测方式，需要停止变换器的工作，因此十分不方便，即使采用在线监测，过程操作也十分繁琐，并且精准度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CCM升压变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法，能够实时监测等效串联电阻ESR和电容的容值C的变化，对电解电容和电源的寿命进行准确预测。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种CCM升压变换器输出电容ESR和C的监测装置包括Boost变换器主功率电路、驱动电路、显示单元，一只参数已知的电容与电流互感器，以及信号处理模块，所述信号处理模块包括功率电路控制单元、开关频率f_s计算单元、占空比D计算单元、输出电压采样单元、电容电流触发采样单元、电感L以及电容ESR和C计算单元；

所述Boost变换器主功率电路包括输入电压源V_in、开关管Q_b、续流二极管D_b、滤波电感L、输出滤波电容和负载R_L，所述输出滤波电容包括等效串联电阻ESR和电容C，其中开关管Q_b的源极与电压源V_in的负极连接，续流二极管D_b的阳极与开关管Q_b的漏极连接，续流二极管D_b的阴极分别与等效串联电阻ESR、负载R_L连接，滤波电感L的一端与续流二极管D_b的阳极连接，滤波电感L的另一端与电压源V_in的正极连接，等效串联电阻ESR的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端、负载R_L的另一端均与电压源V_in的负极连接，负载R_L与参数已知的并联输出电容并联，其两端为输出平均电压为V_o；

所述功率电路控制单元的输入端分别与Boost变换器主功率电路的电压源V_in和输出平均电压V_o连接，功率电路控制单元输出端的PWM信号分别接入开关频率f_s计算单元和占空比D计算单元，Boost变换器主功率电路的输出平均电压V_o接入输出电压采样单元，电流互感隔离放大单元和功率电路控制单元输出端的PWM信号均接入电容电流触发采样单元，开关频率f_s计算单元、占空比D计算单元、输出电压采样单元和电容电流触发采样单元的输出端均接入电容ESR和C计算单元，电容ESR和C计算单元的输出端接入显示单元；