[发明专利]开关功率变换器在线阻抗测量装置及其设计方法

说明书

本发明公开了一种开关功率变换器在线阻抗测量装置，包括在线阻抗测量仪，在线阻抗测量仪分别连接衰减器I、功率放大器、高通滤波器I、衰减器II、及高通滤波器II，衰减器I还连接电流探头I，功率放大器还连接隔离变压器，高通滤波器I还连接电压探头I，衰减器II还连接电流探头II，高通滤波器II还连接电压探头II。本发明还公开了上述在线阻抗测量装置的设计方法，本发明可以通过发射大功率大信号下测试开关功率变换器的在线阻抗，避免了开关功率变换器自身产生EMI对测量结果造成的影响，提高了在线阻抗的测试精度。

技术领域

本发明属于电力电子及电磁兼容技术领域，涉及一种开关功率变换器在线阻抗测量装置，本发明还涉及上述装置的设计方法。

背景技术

高速开关器件以其低损耗和高开关速度被广泛应用于开关功率变换器中。然而，高开关频率也导致了开关功率变换器的电磁干扰噪声的增加。滤波器是抑制开关功率变换器电磁干扰最基本的措施，滤波器的滤波效果与开关功率变换器的源阻抗和负载阻抗密切相关。所以，在设计开关功率变换器的滤波器或者选择开关功率变换器的滤波器时，获得开关功率变换器的源阻抗和负载阻抗是前提条件。而开关功率变换器的源阻抗和负载阻抗往往不是一个无源的离线的阻抗，它是一个设备上电后才能呈现出来的在线阻抗。所以，需要设计一种开关功率变换器在线阻抗测量装置，获取开关功率变换器的在线阻抗。

现有的开关功率变换器在线阻抗测量装置主要存在以下两方面的问题：

1.传统的用矢量网络分析仪测出的在线阻抗，是基于小信号测量的在线阻抗，不适应大功率大信号下的开关功率变换器的在线阻抗测量。

2.不能同时测量出开关功率变换器的源阻抗和负载阻抗，分开测量的开关功率变换器的源阻抗和负载阻抗，幅值匹配度不好，相位根本不一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关功率变换器在线阻抗测量装置，该装置可以通过发射大功率大信号下测试开关功率变换器的在线阻抗，避免了开关功率变换器自身产生EMI对测量结果造成的影响，提高了在线阻抗的测试精度。

本发明的目的是还提供一种开关功率变换器在线阻抗测量装置的设计方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，开关功率变换器在线阻抗测量装置，包括在线阻抗测量仪，在线阻抗测量仪分别连接衰减器I、功率放大器、高通滤波器I、衰减器II、及高通滤波器II，衰减器I还连接电流探头I，功率放大器还连接隔离变压器，高通滤波器I还连接电压探头I，衰减器II还连接电流探头II，高通滤波器II还连接电压探头II。

本发明第一种技术方案的特点还在于：

在线阻抗测量仪包括高频信号发生器，高频信号发生器连接FPGA，FPGA分别连接A/D转换器I、A/D转换器II、A/D转换器III、A/D转换器IV，A/D转换器I与衰减器I连接，A/D转换器II与高通滤波器I连接，A/D转换器III与衰减器II连接，A/D转换器IV与高通滤波器II连接。

本发明采用的第二种技术方案为，开关功率变换器在线阻抗测量装置的设计方法，包括高频信号发生器的设计过程，具体为：高频信号发生器的扫频信号频率范围为0.8·f_l～1.2·f_h，其中f_l为在线阻抗测试最低频率，f_h为在线阻抗测试最高频率；

高频信号发生器单频点输出射频信号的功率为P_in，P_in的范围是-20dBm～10dBm。

包括A/D转换器I、A/D转换器II、A/D转换器III、A/D转换器IV的设计过程，具体为：

采用电压型输出的A/D转换器I、A/D转换器II、A/D转换器III、A/D转换器IV，A/D转换器I、A/D转换器II、A/D转换器III、A/D转换器IV的性能指标主要为采样频率和位数；