[发明专利]DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置及方法

说明书

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反激(flyback)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。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。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(EquivalentSeriesResistance,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。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(DiscontinuousCurrentMode，电流断续模式)flyback变换器是由Buck-Boost衍变而来。flyback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DCMflyback变换器的输出滤波电容的ESR和C，预测其寿命非常重要。但是目前尚未实现在线监测，监测的进行通常影响变换器的正常工作，采用电流传感器及其辅助电路检测电容电流，增加了参数监测的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DCM反激变换器输出电容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DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测装置，包括flyback变换器主功率电路、驱动电路、显示单元和信号处理模块，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、输出电压触发采样单元、电容ESR和C计算单元；

所述flyback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、耦合电感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的漏极与电压源V_in的正极连接，耦合电感L原边一端与开关管Q_b的源极连接，耦合电感L副边的异名端与续流二极管D_b的阳极连接，耦合电感L原边另一端与电压源V_in的负极连接，续流二极管D_b的阴极分别与等效串联电阻ESR的一端及负载R_L的一端连接，等效串联电阻ESR的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端及负载R_L的另一端均与耦合电感L副边的同名端连接，负载R_L两端为输出电压v_o；

所述功率电路控制单元的输入端分别与flyback变换器主功率电路的电压源V_in和输出电压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，flyback变换器主功率电路的输出电压v_o和功率电路控制单元输出端的PWM信号均接入输出电压触发采样单元，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；

所述驱动电路的输入端与功率电路控制单元输出端的PWM信号连接，驱动电路的输出端接入开关管Q_b的栅极。

一种DCM反激变换器输出电容ESR和C的监测方法，包括以下步骤：

步骤1，在信号处理模块中创建功率电路控制单元、开关频率f_s计算单元、占空比D计算单元、输出电压触发采样单元、电容ESR和C计算单元；

步骤2，信号处理模块的功率电路控制单元采集flyback变换器主功率电路的输出电压v_o和输入电压V_in，得到PWM信号并经驱动电路驱动开关管Q_b；