[发明专利]升压DC/DC变换器ESR和L的监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种升压DC/DC变换器ESR和L的监测装置及方法。所述变换器工作于DCM模态，该装置包括Boost开环电路、电容投切电路、PWM整形电路、纹波隔离放大电路、信号处理模块和显示模块。方法为：计算输出端并联电容前的开关周期、占空比和输出电压纹波；将并联电容和并联电容等效串联电阻并联在Boost变换器输出端，计算并联电容后的开关周期、占空比和输出电压纹波；送入信号处理模块进行综合处理，得到Boost变换器输出滤波电容等效串联电阻ESR和升压电感L的值，并实时显示。本发明能够在主电路不停机的情况下对电容的参数ESR和升压电感L进行监测，简单且易实现，为电容和电源的寿命预测提供了依据。

技术领域

本发明属于电能变换装置中的监测技术领域，特别是一种DCM模式Boost DC/DC变换器ESR和升压电感L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。一般而言，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。开关电源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 SeriesResistance,ESR)会发生变化，与初始电容值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。

降压(Buck)、升压(Boost)、升降压(Buck-Boost)变换器是三种最基本的开关电源变换器，其他的变换器均可以由这三种变换器衍变而来。其中，DCM(Continuous CurrentMode，电流连续模式)Boost变换器在计算机电源、通讯电源、航空航天等领域广泛使用，因此监测DCM Boost变换器的输出滤波电容的ESR，预测其寿命非常重要。目前，针对电容监测技术的研究主要分为两大类：离线式监测和在线/准在线式监测。离线式监测通过把激励信号加在待测电容两端，测量产生的响应来计算电容参数，其具有简单可靠的优点，但该方法需要让设备停机，有时甚至需要拆下待测电容，因此，该方法实用性不高。和离线式监测相比，在线/准在线式监测可以在电路正常工作的情况下，通过增加传感器测量电容工作时的电压、电流等信息，进而计算电容参数，这类方法能够准确、实时地监测电容工作状态，但其成本过高，增加的传感器还会破坏电路原有结构，影响电路性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实时监测DCM模式Boost DC/DC变换器的输出电容等效串联电阻ESR和升压电感的感值L的变化，对电解电容和电源的寿命进行预测的监测装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种升压DC/DC变换器ESR和L的监测装置，所述变换器为DCM模式Boost DC/DC变换器，包括Boost开环电路、电容投切电路、PWM整形电路、纹波隔离放大电路、信号处理模块和显示单元，其中：

所述电容投切电路的输入端与Boost开环电路的输出端连接，电容投切电路的输出端与纹波隔离放大电路的输入端连接；所述纹波隔离放大电路的输出端与信号处理模块的一个输入端连接，信号处理模块的另一个输入端与PWM整形电路的输出端连接，PWM整形电路的输入端与Boost开环电路中的控制单元连接；信号处理模块的一个输出端与电容投切电路中的开关三极管Q₂的基极连接、另一个输出端与显示模块的输入端连接。

进一步地，所述Boost开环电路包括输入电压源V_in、电感L、开关管Q₁、控制单元G、第一二极管D₁、输出电容C_o、输出电容等效串联电阻ESR和负载电阻R_L，其中：